DE102004026453A1 - Electric machine with magnetically soft core, includes secondary part having sequence of mutually displaceable permanent magnets - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft eine elektrische Maschine mit einer Wicklung und einem weichmagnetischen Kern. Außerdem betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Herstellen eines Primärteils und eines Sekundärteils für eine elektrische Maschine. Des Weiteren bezieht sich die Erfindung auf eine Vorrichtung zur Herstellung eines solchen Sekundärteils.The The invention relates to an electrical machine with a winding and a soft magnetic core. The invention also relates to a method for producing a primary part and a secondary part for an electrical Machine. Furthermore, the invention relates to a device for the manufacture of such a secondary part.
Aus
Aus
Zur
Erhöhung
der Leistungsdichte einer rotierenden elektrischen Maschine ist
es auch bereits bekannt, zur Vermeidung von Überschneidungen der elektrischen
Leiter der Wicklung eine Einzelpolwicklung vorzusehen und dadurch
eine besonders kompakte Wicklung zu erreichen. Um dabei außerdem einen
hohen Nutfüllfaktor
zu ermöglichen,
wird in
Es besteht deshalb die Aufgabe, eine elektrische Maschine der eingangs genannten Art zu schaffen, die bei kompakten Abmessungen eine vergleichsweise große Leistung und/oder eine hohe Dynamik ermöglicht. Außerdem besteht die Aufgabe, ein Verfahren und eine einfach zu handhabende Vorrichtung zum Herstellen eines Primärteils und eines Sekundärteils für eine solche Maschine anzugeben.It there is therefore the task of an electrical machine of the beginning mentioned type to create a relatively compact dimensions size Performance and / or high dynamics enables. There is also the task a method and an easy-to-use device for manufacturing a primary part and a secondary part for one to specify such machine.
Diese Aufgabe wird bezüglich der elektrischen Maschine dadurch gelöst, dass die elektrische Maschine ein Primärteil und ein relativ dazu bewegbaren Sekundärteil aufweist, dass das Primärteil einen weichmagnetischen Kern mit Nuten und eine Einzelpolwicklung hat, die eine Anzahl von in den Nuten angeordneten Wicklungsspulen aufweist, die mit ihren Wickelköpfen an den Stirnseiten des Kerns aus den Nuten herausragen, dass in Bewegungsrichtung der elektrischen Maschine zueinander benachbart nebeneinander angeordnete Wickelköpfe durch Zwischenräume voneinander beabstandet sind, dass das Sekundärteil eine Folge von in Bewegungsrichtung zueinander versetzten Permanentmagneten aufweist, die mit dem Primärteil magnetisch zusammenwirken, dass an wenigstens einer Stirnseite des Kerns zur Bildung einer Wärmebrücke ein vorgefertigter, gut wärmeleitender Wickelkopfkörper angeordnet ist, der den Wickelköpfen zugewandte Aufnahmen hat, in welche die Wickelköpfe zumindest bereichsweise hineinragen, derart, dass zwischen den Aufnahmen befindliche Bereiche des Wickelkopfkörpers die in die Zwischenräume zwischen den Wickelköpfen eingreifen.This Task is regarding of the electrical machine in that the electrical machine a primary part and has a secondary part movable relative to it, that the primary part has a soft magnetic core with slots and a single pole winding, which has a number of winding coils arranged in the slots, the ones with their winding heads protrude from the grooves on the end faces of the core, that in Direction of movement of the electrical machine adjacent to each other side-by-side winding heads through spaces are spaced that the secondary part is a sequence of in the direction of movement has offset permanent magnets that are magnetic to the primary part cooperate that on at least one end face of the core Formation of a thermal bridge prefabricated, good thermal conductivity Winding body is arranged, the winding heads has facing receptacles, in which the winding heads at least in some areas protrude in such a way that areas between the recordings of the end winding body the in the gaps between the winding heads intervention.
In vorteilhafter Weise ermöglicht der wenigstens eine in die Zwischenräume zwischen den Pol- oder Wicklungsspulen eingreifende Wickelkopfkörper eine besonders gute Wärmeabführung der an den Wicklungsspulen auftretenden Verlustwärme an die Umgebung. Vor allem bei einer einen Außenläufer mit einer Hohlwelle aufweisenden elektrischen Maschine oder bei besonders flachen Linearmotoren, bei denen eine Ableitung der an den Wicklungsspulen auftretenden Verlustwärme über eine mit dem weichmagnetischen Kern verbundene Halterung nur sehr begrenzt möglich ist, vergrößert der Wickelkopfkörper, insbesondere wenn er flächig an den Spulenköpfen anliegt, die von den Wicklungsspulen an die Umgebung ableitbare Wärmemenge erheblich. Die elektrische Maschine kann dadurch im Vergleich zu einer entsprechenden Maschine ohne Wickelkopfkörper mit einem größeren Wicklungsstrom bestromt werden, wodurch sich Dauerleistung und damit auch die Leistungsdichte der Maschine erhöht. Aufgrund der zwischen den Wickelköpfen vorgesehenen Zwischenräume ist die Anzahl der bei der Herstellung der elektrischen Maschine zu bewickelnden Wicklungsspulen reduziert und damit auch die Anzahl der zu verschaltenden Spulenenden. Der Werkstoff des Wickelkopfkörpers weist vorzugsweise eine geringere magnetische Leitfähigkeit auf als der weichmagnetische Kern, um Wirbelstromverluste gering zu halten.Advantageously, the at least one winding head body engaging in the spaces between the pole or winding coils enables particularly good heat dissipation of the heat loss occurring at the winding coils to the environment. Particularly in the case of an electrical machine having an external rotor with a hollow shaft or in the case of particularly flat linear motors, in which the heat loss occurring at the winding coils can be dissipated only to a very limited extent via a holder connected to the soft magnetic core, the winding head body is enlarged, particularly if it is flat on the coil heads, the amount of heat that can be dissipated from the winding coils to the environment is considerable. As a result, the electrical machine can be supplied with a larger winding current than a corresponding machine without a winding head body, which increases the continuous power and thus the power density of the machine. Due to the spaces provided between the winding heads, the number of winding coils to be wound during the manufacture of the electrical machine is reduced, and thus also the number of coil ends to be connected. The material of the end winding body preferably has a lower magnetic conductivity than the soft magnetic core in order to keep eddy current losses low.
Die vorstehend genannte Aufgabe kann bezüglich der elektrischen Maschine auch dadurch gelöst werden, dass die elektrische Maschine ein Primärteil und einem relativ dazu bewegbaren Sekundärteil aufweist, dass das Primärteil einen weichmagnetischen Kern mit Nuten und eine Einzelpolwicklung hat, die eine Anzahl von in den Nuten angeordneten Wicklungsspulen aufweist, die mit ihren Wickelköpfen an den Stirnseiten des Kerns aus den Nuten herausragen, dass in Bewegungsrichtung der elektrischen Maschine zueinander benachbart nebeneinander angeordnete Wickelköpfe durch Zwischenräume voneinander beabstandet sind, dass das Sekundärteil eine Folge von in Bewegungsrichtung zueinander versetzten Permanentmagneten aufweist, die mit dem Primärteil magnetisch zusammenwirken, dass an wenigstens einer Stirnseite des Kerns ein vorgefertigter Wickelkopfkörper angeordnet ist, der den Wickelköpfen zugewandte Aufnahmen hat, in welche die Wickelköpfe zumindest bereichsweise hineinragen, derart, dass zwischen den Aufnahmen befindliche Bereiche des Wickelkopfkörpers in die Zwischenräume zwischen den Wickelköpfen eingreifen, und wobei zwischen dem Wickelkopfkörper und dem Sekundärteil eine Gleit- und/oder Wälz-Lagerung angeordnet ist.The Above task can be related to the electrical machine also be solved by that the electrical machine is a primary part and one relative to it movable secondary part has that the primary part a soft magnetic core with slots and a single pole winding has a number of winding coils arranged in the slots has with their winding heads protrude from the grooves on the end faces of the core, that in Direction of movement of the electrical machine adjacent to each other side-by-side winding heads through spaces are spaced that the secondary part is a sequence of in the direction of movement has offset permanent magnets that are magnetic to the primary part interact that at least one end face of the core is a prefabricated Winding body is arranged, the winding heads has facing receptacles, in which the winding heads at least in some areas protrude in such a way that areas between the recordings of the end winding body in the gaps between the winding heads engage, and a between the end winding body and the secondary part Sliding and / or roller bearings is arranged.
In vorteilhafter Weise ist also die Lagerung platzsparend zwischen den Wickelköpfen und dem Sekundärteil angeordnet, wobei der Wickelkopfkörper als Träger für die Gleit- und/oder Wälz-Lagerung dient. Im Vergleich zu einer elektrischen Maschine, bei der die Lagerung außerhalb des von der Wicklung überdeckten Raums angeordnet ist, steht dadurch bei gleicher Abmessung des Primärteils in Erstreckungsrichtung der Nuten für die Luftspaltfläche und/oder die Wicklung zusätzlicher Bauraum zur Verfügung. Somit ergibt sich eine kompakt aufgebaute elektrische Maschine, die eine hohe Leistungsdichte ermöglicht. Durch das bezogen auf die Baugröße der Maschine relativ große Wicklungsvolumen weist die Maschine außerdem nur geringe Wicklungsverluste auf.In Storage is therefore advantageously space-saving between the winding heads and the secondary part arranged, the winding head body serves as a carrier for the sliding and / or rolling bearing. in the Compared to an electrical machine where the storage is outside of the space covered by the winding is arranged, is thereby the same dimension of the primary part in Extension direction of the grooves for the air gap area and / or winding additional Space available. This results in a compact electrical machine which enables a high power density. By referring to the Size of the machine relatively large Winding volume, the machine also shows only low winding losses on.
Vorteilhaft ist, wenn der Wickelkopfkörper flächig an der ihm zugewandten Stirnseite des weichmagnetischen Kerns anliegt. Die von der Wicklungen in den weichmagnetischen Kern eingeleitete Verlustwärme kann dadurch auch über den Wickelkopfkörper an die Umgebung abgeleitet werden, was einen noch höhere Leistung bzw. Leistungsdichte der Maschine ermöglicht. Außerdem ergibt sich durch diese Maßnahme eine hohe mechanische Belastbarkeit des Wickelkopfkörpers.Advantageous is when the end winding body flat rests on the end face of the soft magnetic core facing it. The one introduced by the windings into the soft magnetic core Heat loss can thereby also about the end winding body be derived to the environment, which is an even higher performance or power density of the machine. It also results from this measure a high mechanical strength of the winding head body.
Vorteilhaft ist, wenn die Wickelköpfe in den Aufnahmen jeweils in eine Vergussmasse eingegossen sind. Dadurch werden Luftpolster zwischen den Wickelköpfen und der Aufnahme vermieden, d.h. es wird eine noch bessere Wärmeübertragung von den Wickelköpfen zu dem Wickelkopfkörper ermöglicht. Außerdem können die beim Betrieb der Maschine auftretenden Kräfte noch besser von dem Sekundärteil über die Gleit- und/oder Wälz-Lagerung und den Wickelkopfkörper auf das Primärteil übertragen werden.Advantageous is when the winding heads are cast in a potting compound in the recordings. This avoids air cushions between the winding heads and the holder, i.e. it will be an even better heat transfer from the winding heads to the end winding body allows. Moreover can the forces occurring during the operation of the machine even better from the secondary part over the Sliding and / or roller bearings and the end winding body transferred to the primary part become.
Bei einer Ausgestaltung der Erfindung weist der weichmagnetische Kern zwischen zwei in Bewegungsrichtung der elektrischen Maschine zueinander benachbart nebeneinander angeordneten Wicklungsspulen wenigstens eine Nut auf, die unbewickelt ist. Dabei ist vorzugsweise jeder zweite zwischen den Nuten gebildete Zahn mit einer Wicklungsspule bewickelt. Im Vergleich zu einer elektrischen Maschine, bei der alle Zähne bewickelt sind, kann durch diese Maßnahme ein größerer Nutfüllfaktor erreicht werden.at In one embodiment of the invention, the soft magnetic core between two in the direction of movement of the electrical machine to each other at least adjacent winding coils a groove that is unwrapped. Everyone is preferred second tooth formed between the grooves with a winding coil wound. Compared to an electrical machine where all teeth are wound, this measure can have a larger slot fill factor can be achieved.
Vorteilhaft ist, wenn der Wickelkopfkörper aus einem Verbundwerkstoff besteht, der vorzugsweise durch ein Bindemittel miteinander verbundene Metall- und/oder Quarzpartikel aufweist. Der Wickelkopfkörper ist dann kostengünstig herstellbar, beispielsweise durch Gießen oder Sintern. Außerdem ergibt sich eine hohe Wärmeleitfähigkeit des Wickelkopfkörpers. Gegebenenfalls ist es sogar möglich, dass der Wickelkopfkörper eine gitterförmige Struktur aufweist, wobei die Spulenköpfe in von der Struktur umgrenzten Aussparungen liegen und einen direkten Kontakt zu dem Wickelkopfkörper haben können.Advantageous is when the end winding body consists of a composite material, preferably by a binder having interconnected metal and / or quartz particles. The winding head body is then inexpensive producible, for example by casting or sintering. Also results high thermal conductivity of the end winding body. It may even be possible that the winding head body is a latticed Has structure, wherein the coil ends in delimited by the structure There are recesses and have direct contact with the end winding body can.
Der Wickelkopfkörper kann aus einem keramischen Werkstoff bestehen, insbesondere aus Siliziumcarbid. Ein derartiger keramischer Wickelkopfkörper kommt vorzugsweise bei hochwertigen Maschinen zum Einsatz. Er weist eine besonders gute Wärmeleitfähigkeit und ist gleichzeitig elektrisch isolierend.The Winding body can consist of a ceramic material, in particular of Silicon carbide. Such a ceramic end winding body comes preferably used for high-quality machines. He has one particularly good thermal conductivity and is also electrically insulating.
Bei einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung hat die elektrische Maschine an der dem weichmagnetischen Kern abgewandten Seite des Wickelkopfkörpers eine Verschaltungseinrichtung für die Wicklungsspulen der Einzelpolwicklung, wobei der Wickelkopfkörper Durchtrittslochungen aufweist, durch die mit der Verschaltungseinrichtung verbundene Drahtenden der Wicklungsspulen hindurchgeführt sind, und wobei sich der Querschnitt der Durchtrittslochungen ausgehend von dem weichmagnetischen Kern zu der Verschaltungseinrichtung vorzugsweise verjüngt. Die Drahtenden der Wicklungsspulen können dann bei der Montage der Elektrischen Maschine auf einfache Weise in eine definierte Lage relativ zu dem weichmagnetischen Kern gebracht werden, indem die Drahtenden nach dem Bewickeln des weichmagnetischen Kerns zunächst grob vorpositioniert und der Wickelkopfkörper danach derart auf die Wickelköpfe aufgesteckt wird, dass die Drahtenden die Durchtrittslochungen durchsetzen. Dabei dient der Wickelkopfkörper als Positionierhilfe für die Drahtenden, welche die Drahtenden in eine Lage relativ zueinander bringt, in der die Verschaltungseinrichtung derart an den Drahtenden positionierbar sind, dass mit den Drahtenden zu verbindende Anschlussstellen der Verschaltungseinrichtung die Drahtenden kontaktieren. Die elektrische Maschine kann dadurch auf einfache Weise automatisiert moniert werden.at an advantageous embodiment The invention has the electrical machine on the soft magnetic A connection device facing away from the core of the winding head body for the Winding coils of the single-pole winding, the winding head body having perforations has through which connected to the interconnection device Wire ends of the winding coils are passed, and wherein the Cross section of the perforations based on the soft magnetic Core preferably tapered to the interconnection device. The Can wire ends of the winding coils then when assembling the electrical machine in a simple manner brought into a defined position relative to the soft magnetic core by the wire ends after winding the soft magnetic Kerns first roughly pre-positioned and the winding head body then on the winding heads is attached so that the wire ends penetrate the through holes. The winding head body is used here as a positioning aid for the wire ends, which place the wire ends in a position relative to each other brings, in which the interconnection device at the wire ends that the connection points to be connected to the wire ends can be positioned contact the wire ends of the connection device. The electrical This means that the machine can be assembled automatically in a simple manner.
Zweckmäßigerweise ist die elektrische Maschine als rotierende elektrische Maschine mit einem um eine Rotationsachse drehbar gelagerten Sekundärteil ausgebildet ist, wobei die Durchtrittslochungen des Wickelkopfkörpers derart schräg zur Rotationsachse verlaufen, dass die dem weichmagnetischen Kern zugewandten Enden der Durchtrittslochungen einen anderen radialen Abstand zur Rotationsachse aufweisen als die der Verschaltungseinrichtung zugewandten Enden der Durchtrittslochungen. Bei der Montage von elektrischen Maschinen, deren Primärteile unterschiedliche Durchmesser haben, können dann Wickelkopfkörper zum Einsatz kommen, bei denen der Verlauf der Durchtrittslochungen unterschiedlich ist, derart, dass die Drahtenden nach der Montage des Wickelkopfkörpers an dem Primärteil trotz der unterschiedlichen Durchmesser der Primärteile jeweils die gleiche Lage relativ zueinander einnehmen. Somit kann auf einfache weise an den unterschiedlichen Primärteilen die gleiche Verschaltungseinrichtung montiert werden.Conveniently, is the electrical machine as a rotating electrical machine formed with a secondary part rotatably mounted about an axis of rotation is, the through holes of the end winding body such aslant to the axis of rotation that the soft magnetic core facing ends of the through holes another radial Have a distance to the axis of rotation than that of the interconnection device facing ends of the perforations. When assembling electrical machines whose primary parts have different diameters can have then winding head body to Use where the course of the perforations are different is such that the wire ends on after assembly of the end winding body the primary part the same despite the different diameters of the primary parts Assume position relative to each other. So it can be done in a simple way the different primary parts the same interconnection device can be installed.
Die vorstehend genannte Aufgabe wird bezüglich des Verfahrens zum Herstellen eines Primärteils für eine elektrischen Maschine, dadurch gelöst, dass ein Nuten aufweisender weichmagnetischer Kern für das Primärteil bereitgestellt wird, dass die Nuten mit einer Anzahl von Wicklungsspulen für eine Einzelpolwicklung derart bewickelt werden, dass die Wicklungsspulen mit ihren Wickelköpfen an den Stirnseiten des Kerns aus den Nuten herausragen und dass quer zur Erstreckungsrichtung der Nuten zueinander benachbart nebeneinander angeordnete Wickelköpfe durch Zwischenräume voneinander beabstandet sind, dass wenigstens ein Aufnahmen für die Wickelköpfe aufweisender Wickelkopfkörper gefertigt und an einer Stirnseite des weichmagnetischen Kerns derart relativ zu den Wickelköpfen positioniert wird, und dass zwischen den Aufnahmen befindliche Vorsprünge des Wickelkopfkörpers in die zwischen den Wickelköpfen befindlichen Zwischenräume eingreifen.The The above object is related to the manufacturing method a primary part for one electrical machine, solved in that having a groove soft magnetic core for the primary part is provided that the slots with a number of winding coils for one Single pole winding are wound in such a way that the winding coils with their winding heads protrude from the grooves on the end faces of the core and that transversely to the direction of extension of the grooves adjacent to each other next to each other arranged winding heads through spaces are spaced from each other that at least one receptacle for the winding heads Winding body manufactured and on an end face of the soft magnetic core relative to the winding heads is positioned, and that between the projections of the projections Winding body in between the winding heads intervene.
Dabei kann das Positionieren der Wickelkopfkörper an den Wickelköpfen insbesondere in der Weise erfolgen, dass die Wickelkopfkörper nach dem Bewickeln des weichmagnetischen Kerns auf die Wickelköpfe aufgesteckt werden. Das Verfahren ermöglicht eine einfache Herstellung und Montage der elektrischen Maschine.there can in particular the positioning of the winding head body on the winding heads in such a way that the winding head body after winding the soft magnetic core can be attached to the winding heads. The Procedure allows simple manufacture and assembly of the electrical machine.
Bei einer vorteilhaften Ausführungsform des Verfahrens wird nach dem Wickeln der Wicklungsspulen der Wickelkopfkörper in einer Vormontagestellung mit Abstand zu den Wickelköpfen positioniert, wobei in der Vormontagestellung Drahtenden der Wicklungsspulen in Durchtrittslochungen des Wickelkopfkörpers eingeführt werden, wobei danach der Wickelkopfkörper und die Wickelköpfe aufeinander zu bewegt werden, bis die Drahtenden an der den Wickelköpfen abgewandten Seite des Wickelkopfkörpers aus den Durchtrittslochungen herausragen, und wobei die Drahtenden danach verschaltet werden. Dabei wird der Wickelkopfkörper als Positionierhilfe für die Drahtenden verwendet, welche die Drahtenden in eine definierte Lage relativ zueinander bringt, so dass sie danach auf einfache Weise verschaltet werden können.at an advantageous embodiment of the method, after winding the winding coils the winding head body in a pre-assembly position positioned at a distance from the winding heads, whereby in the preassembly position wire ends of the winding coils in Through holes of the end winding body are introduced, afterwards the end winding body and the winding heads to be moved towards each other until the wire ends facing away from the winding heads Side of the end winding body protrude from the through holes, and being the wire ends then interconnected. Here, the winding head body as Positioning aid for used the wire ends which defined the wire ends in a Position relative to each other, so that it is easy afterwards Way can be interconnected.
Die vorstehend genannte Aufgabe kann bezüglich der elektrischen Maschine auch dadurch gelöst werden, dass die elektrische Maschine ein Primärteil und einem relativ dazu bewegbares Sekundärteil hat, dass das Primärteil einen weichmagnetischen Kern mit Nuten zur Aufnahme einer Wicklung hat, dass das Sekundärteil eine Folge von am Umfang eines Rotorteils angeordneten Seltenerden-Permanentmagneten aufweist, die mit dem Primärteil magnetisch zusammenwirken, dass zwischen dem weichmagnetischen Kern und dem Sekundärteil ein Luftspalt angeordnet ist, und dass das Verhältnis der radialen Abmessung des Luftspalts und der radialen Abmessung des Seltenerden-Permanentmagnete derart gewählt ist, dass die magnetische Flussdichte in den Seltenerden-Permanentmagneten mindestens 80 Prozent ihrer Remanenzflussdichte beträgt.The Above task can be related to the electrical machine also be solved by that the electrical machine is a primary part and one relative to it movable secondary part has that the primary part a soft magnetic core with grooves for receiving a winding has that the secondary part a series of rare earth permanent magnets arranged on the circumference of a rotor part has that with the primary part interact magnetically that between the soft magnetic core and the secondary part an air gap is arranged and that the ratio of the radial dimension of the air gap and the radial dimension of the rare earth permanent magnet so chosen is that the magnetic flux density in the rare earth permanent magnet is at least 80 percent of their residual flux density.
In vorteilhafter Weise kann durch diesen für Seltenerden-Permanentmagnete ungewöhnlich hohen Arbeitspunkt der für den Antrieb der Maschine benötigte magnetische Fluss bei einem kleinen Rotor- oder Sekundärteildurchmesser realisiert werden. Bei gleichbleibendem Erregerfluss bewirkt dies eine überproportionale Verminderung der Massenträgheit des Sekundärteils und somit eine Erhöhung der Dynamik der elektrischen Maschine. Das Sekundärteil ist vorzugsweise als Innenläufer ausgebildet.In This can advantageously be used for rare earth permanent magnets unusual high working point of for needed to drive the machine magnetic flux with a small rotor or secondary part diameter will be realized. If the excitation flow remains the same, this causes a disproportionate Reduction of inertia of the secondary part and thus an increase the dynamics of the electrical machine. The secondary part is preferably as an inner runner educated.
Besonders vorteilhaft ist, wenn die magnetische Flussdichte in den Seltenerden-Permanentmagneten mindestens 82,5 Prozent und bevorzugt 85 Prozent ihrer Remanenzflussdichte beträgt. Die elektrische Maschine weist dann eine noch höhere Dynamik auf.Especially it is advantageous if the magnetic flux density in the rare earth permanent magnets is at least 82.5 percent and preferably 85 percent of their residual flux density is. The electric machine then has an even higher dynamic.
Das erfindungsgemäße Flussdichteverhältnis kann vorzugsweise dadurch erreicht werden, dass die Permanentmagnete in einem Polteilungsraster angeordnet sind, und dass der Abstand von in Umfangsrichtung des Rotorteils zueinander benachbart nebeneinander angeordneten Permanentmagneten unterschiedlicher Magnetpole kleiner als 16 Prozent der Polteilung ist. Die elektrische Maschine weist also eine hohe Polabdeckung auf.The flux density ratio according to the invention can preferably be achieved in that the permanent magnets are arranged in a pole pitch grid, and that the distance of adjacent to one another in the circumferential direction of the rotor part arranged permanent magnets of different magnetic poles smaller than 16 percent of the pole pitch. The electrical machine points so a high pole coverage.
Das erfindungsgemäße Flussdichteverhältnis kann aber auch dadurch erreicht werden, dass die Nuten in einem Nutteilungsraster angeordnet sind, und dass der Abstand von in Umfangsrichtung des Rotorteils zueinander benachbart nebeneinander angeordneten Nuten oder die Breite der zwischen diesen Nuten befindlichen Bereiche Zähne des Rotorteils mindestens 65 Prozent und vorzugsweise mindestens 70 Prozent der Nutteilung an der Luftspaltoberfläche des weichmagnetischen Kerns beträgt.The flux density ratio according to the invention can but can also be achieved in that the grooves in a groove pitch are arranged, and that the distance from in the circumferential direction of the Rotor part adjacent to each other adjacent grooves or the width of the areas between these grooves Teeth of Rotor part at least 65 percent and preferably at least 70 Percentage of the groove division on the air gap surface of the soft magnetic core is.
Die vorstehend genannte Aufgabe kann bezüglich der elektrischen Maschine auch dadurch gelöst werden, dass die elektrische Maschine ein Primärteil und einem relativ dazu bewegbares Sekundärteil hat, dass das Primärteil einen weichmagnetischen Kern mit Nuten zur Aufnahme einer Wicklung hat, dass das Sekundärteil eine Folge von mit dem Primärteil magnetisch zusammenwirkenden Permanentmagneten hat, die auf einem weichmagnetischen Jochteil in Bewegungsrichtung der Relativbewegung von Primär- und Sekundärteil zueinander versetzt angeordnet sind, dass die Lagerung an dem Primärteil ein Lagerteil und an dem Sekundärteil ein mit dem Lagerteil zusammenwirkendes Gegenlagerteil aufweist, dass das Jochteil über wenigstens ein Halteteil mit dem Gegenlagerteil verbunden ist, dass die Dichte des Werkstoffs des Halteteils kleiner als 3 g/cm3 ist, und dass die quer zur Luftspalt- oder Trennebene von Primär- und Sekundärteil orientierte Abmessung oder Dicke des Jochteils in Bewegungsrichtung einen der magnetischen Flussbelastung angepassten Verlauf aufweist.The Above task can be related to the electrical machine also be solved by that the electrical machine is a primary part and one relative to it movable secondary part has that the primary part a soft magnetic core with grooves for receiving a winding has that the secondary part a sequence of with the primary part has magnetically interacting permanent magnets on a soft magnetic yoke part in the direction of movement of the relative movement from primary and secondary part are arranged offset to each other that the storage on the primary part Bearing part and on the secondary part has a counter-bearing part interacting with the bearing part, that the yoke part over at least one holding part is connected to the counter bearing part that the density of the material of the holding part is less than 3 g / cm3, and that the dimension oriented transversely to the air gap or parting plane of the primary and secondary part or thickness of the yoke part in the direction of movement one of the magnetic River flow has adapted course.
In vorteilhafter Weise wird also ein geringe Massenträgheit des Sekundärteils dadurch erreicht, dass der Anteil des relativ schweren weichmagnetischen Werkstoffs minimiert wird. Bei einem als Rotor ausgebildeten Sekundärteil ist in den für das Trägheitsmoment wesentlichen radial äußeren Bereichen des Rotors das Volumen jener Komponenten, die zur Führung des magnetischen Flusses aus weichmagnetischem Werkstoff mit relativ großer Dichte bestehen müssen, weitestgehend auf das für den magnetischen Kreis notwendige Volumen reduziert. Bei einer rotierenden elektrischen Maschine können als Halteteile vorgefertigte Kreisringe aus Leichtmetall oder Kunststoffteile vorgesehen sein, welche das Jochteil kraftschlüssig mit einem als Welle ausgebildeten Gegenlagerteil verbinden. Bevorzugt ist die elektrische Maschine hochpolig ausgeführt, um die erforderliche Jochteildicke zu reduzieren. Die axiale Länge des Jochteils entspricht vorzugsweise der Länge der Magnetpole der Permanentmagnete. Die elektrische Maschine weist eine hohe Dynamik auf.In A low inertia of the secondary part thereby achieved that the proportion of the relatively heavy soft magnetic Material is minimized. In the case of a secondary part designed as a rotor in the for the moment of inertia essential radially outer areas of the rotor is the volume of those components that are used to guide the magnetic flux from soft magnetic material with relative greater Density must exist largely on that for the volume necessary to reduce the magnetic circuit. With a rotating one electrical machine can Prefabricated circular rings made of light metal or plastic parts as holding parts be provided, which the yoke part non-positively with a shaft Connect the counter bearing part. The electrical machine is preferred designed with multiple poles, to reduce the required yoke thickness. The axial length of the The yoke part preferably corresponds to the length of the magnetic poles of the permanent magnets. The electrical machine is highly dynamic.
Bei einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung weist die Dicke des Jochteils etwa mittig zu den Magnetpolen der Permanentmagnete jeweils ein Minimum auf, wobei in einer parallel zu den Nuten verlaufenden Richtung die Länge des Jochteils vorzugsweise etwa der Länge der Permanentmagneten entspricht. Dabei ist es sogar möglich, dass die Geometrie des weichmagnetischen Rotorteil derart gewählt ist, dass das permanenterregte Magnetfeld eine nahezu gleichmäßig hohe Flussdichte im gesamten weichmagnetischen Jochteil erzeugt. Dadurch ergibt sich eine noch größere Dynamik der elektrischen Maschine.at a preferred embodiment of the invention has the thickness of Yoke part approximately in the middle of the magnetic poles of the permanent magnets a minimum, being in a parallel to the grooves Direction the length of the yoke part preferably corresponds approximately to the length of the permanent magnets. It is even possible that the geometry of the soft magnetic rotor part is selected in such a way that the permanently excited magnetic field is almost uniformly high Flux density generated in the entire soft magnetic yoke part. Thereby there is an even greater dynamic of the electrical machine.
Vorteilhaft ist, wenn das Sekundärteil als Innenläufer und das Halteteil im Wesentlichen topfförmig mit einer Innenhöhlung ausgebildet sind, und wenn in der Innenhöhlung elektrische Anschlusskontakte und/oder wenigstens ein elektrisches Bauteil einer Ansteuereinrichtung für die Wicklung angeordnet ist. Die elektrische Maschine ermöglicht dann sehr kompakte Abmessungen, d.h. sie ermöglicht im Verhältnis zu ihrem Bauraum eine relativ hohe Ausgangsleistung.Advantageous is when the secondary part as an inner runner and the holding part is essentially cup-shaped with an inner cavity and if in the inner cavity electrical connection contacts and / or at least one electrical Component of a control device for the winding is arranged. The electrical machine enables then very compact dimensions, i.e. it enables in relation to their installation space has a relatively high output power.
Zweckmäßigerweise hat das Halteteil Klauen, die in dazu passende Aufnahmen des Jochteils eingreifen. Dabei sind die Aufnahmen vorzugsweise durch die Stellen des Jochteils gebildet, an denen die Dicke des Jochteils reduziert ist. Somit ergibt sich ein kompakt aufgebauter, trägheitsarmer Rotor.The holding part expediently has claws which engage in mating receptacles of the yoke part. The recordings are preferably formed by the locations of the yoke part at which the thickness of the Yoke portion is reduced. This results in a compact, low-inertia rotor.
Bei einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist das Jochteil ringförmig ausgebildet, wobei das Halteteil wenigstens eine Aussparung und/oder Einformung aufweist, die in dem von dem Jochteil umgrenzten Raum einen Hohlraum bildet. Dadurch ist die Trägheit des Sekundärteils zusätzlich reduziert.at an advantageous embodiment the invention, the yoke part is annular, the Holding part has at least one recess and / or indentation, which forms a cavity in the space delimited by the yoke part. This is the inertia of the secondary part additionally reduced.
Für eine hohe Steifigkeit des Sekundärteils besonders vorteilhaft ist, wenn axial beidseits des Jochteils jeweils ein das Jochteil stirnseitig und gegebenenfalls am Umfang hintergreifendes, vorzugsweise scheiben- oder topfförmiges Halteteil auf der Welle angeordnet ist, und wenn die Welle als Zuganker ausgebildet und derart mit den Halteteilen verbunden ist, dass der Jochring gegen die Rückstellkraft des Werkstoffs der Welle und/oder der Halteteile zwischen den Halteteilen eingespannt ist.For a high Secondary rigidity It is particularly advantageous if axially on both sides of the yoke part a yoke part on the front side and possibly behind the circumference, preferably disk-shaped or pot-shaped holding part on the shaft is arranged, and if the shaft is designed as a tie rod and is connected to the holding parts such that the yoke ring against the restoring force the material of the shaft and / or the holding parts between the holding parts is clamped.
Dabei ist es sogar möglich, dass zwischen dass zwischen dem (den) Halteteil(en), dem Gegenlagerteil und dem Jochteil ein Hohlraum gebildet ist, und dass dieser Hohlraum mit einer Vergussmasse befüllt und/oder einem porösen Werkstoff ausgeschäumt ist. Der Werkstoff kann ein Kunststoff oder ein Leichtmetallschaum sein, dessen Dichte mindestens etwa 85 Prozent geringer ist als die Dichte von Eisen. Die Vergussmasse kann dabei gleichzeitig eine Klebeverbindung zwischen dem oder den Halteteil(en), der Welle und dem Jochring bilden.there is it even possible that between that between the holding part (s), the counter bearing part and a cavity is formed in the yoke part, and that this cavity filled with a sealing compound and / or a porous Foamed material is. The material can be a plastic or a light metal foam, whose density is at least about 85 percent lower than the density of iron. The casting compound can also be an adhesive connection between the holding part (s), the shaft and the yoke ring form.
Bei einer zweckmäßigen Ausgestaltung der Erfindung weisen die Halteteile in Bewegungsrichtung abwechselnd Klauen mit kurzen und langen Axialabmessungen auf, wobei die Halteteile derart in Bewegungsrichtung auf Lücke zueinander versetzt sind, dass die Klauen des einen Halteteils kammartig in die des anderen Halteteils eingreifen. Auch durch diese Maßnahme kann eine hohe Steifigkeit des Sekundärteils erreicht werden. Dabei ist es sogar möglich, dass die Halteteile baugleich ausgebildet sind, wobei die Länge der zwischen den Klauen vorgesehenen Lücken etwa der halben Länge der Permanentmagnete entsprechen kann. Derartige Halteteile können als Spritzgusskörper kostengünstig hergestellt werden.at an appropriate design According to the invention, the holding parts alternate in the direction of movement Claws with short and long axial dimensions, with the holding parts are offset from one another in the direction of movement in this way, that the claws of one holding part are comb-like into those of the other Intervene in the holding part. This measure can also result in high rigidity of the secondary part can be achieved. It is even possible that the holding parts are constructed identically, the length of the between the claws provided gaps about half the length the permanent magnet can correspond. Such holding parts can be used as injection moldings economical getting produced.
Das Jochteil kann in einer kostengünstigen Ausführungsform aus einem stranggezogenen oder stranggepressten Profil aus Siliziumeisen bestehen. Hierdurch entfällt ein teueres Stanzwerkzeug zum Stanzen des Jochteils bzw. der Blechschichten für ein als Blechpaket ausgebildetes Jochteil. Varianten mit Sonderausführungen der Welle, z.B. als Hohlwelle, sind realisierbar indem lediglich das Halterteil verändert wird, für dessen Herstellung vergleichsweise einfach aufgebaute Werkzeuge ausreichen. Leichtmetallschilder lassen sich als Umformeile kostengünstig herstellen und sind für nahezu beliebige Rotorlängen einsetzbar.The Yoke part can be inexpensive embodiment from an extruded or extruded silicon iron profile consist. This eliminates an expensive punching tool for punching the yoke part or the sheet metal layers for a yoke part designed as a laminated core. Variants with special designs the wave, e.g. as a hollow shaft, can be realized only by changed the holder part for which Manufacturing comparatively simple tools are sufficient. Light metal signs can be manufactured inexpensively as formed parts and are for almost any rotor length used.
Bei einer zweckmäßigen Ausführungsform der Erfindung ist wenigstens ein Halteteil als Lagersitz für ein Wälz- oder Gleitlager ausgebildet. Die elektrische Maschine ermöglicht dann kompakte Abmessungen und eine hohe Leistungsdichte.at an expedient embodiment the invention is at least one holding part as a bearing seat for a rolling or Plain bearings trained. The electrical machine then enables compact dimensions and high power density.
Erwähnt werden soll noch, dass die elektrische Maschine auch als Außenläufer oder Linearmotor mit bewegtem Sekundärteil ausgebildet sein kann.Be mentioned is said that the electrical machine also as an external rotor or Linear motor with moving secondary part can be trained.
Die vorstehend genannte Aufgabe kann bezüglich der elektrischen Maschine auch dadurch gelöst werden, dass die elektrische Maschine eine Einzelpolwicklung und einen weichmagnetischen Kern hat, der Zähne aufweist, zwischen denen Nuten gebildet sind, die mit Wicklungsspulen der Einzelpolwicklung bewickelt und im Wesentlichen pilsförmig mit an ihren freien Enden angeordneten Polschuhen ausgebildet sind, dass die Polschuhe quer zur Erstreckungs richtung der Nuten beidseits der Zähne Überstände bilden, welche die Wicklungsspulen bereichsweise überdecken, und dass der Polschuh wenigstens eines Zahns in einer quer zur Erstreckungsrichtung der Nuten verlaufenden Ebene derart asymmetrisch ausgebildet ist, dass die beidseits des Zahns befindlichen Überstände die Wicklungsspule dieses Zahns unterschiedlich weit über überdecken.The Above task can be related to the electrical machine also be solved by that the electrical machine has a single pole winding and a soft magnetic The core has teeth has, between which grooves are formed with winding coils of the single-pole winding and essentially pilsner-shaped pole shoes arranged at their free ends are formed, that the pole pieces are transverse to the direction of extension of the slots on both sides protruding teeth, which partially cover the winding coils, and that the pole piece at least one tooth in a direction transverse to the extension of the Groove-extending plane is designed asymmetrically such that the protrusions on both sides of the tooth the winding coil of this Cover Zahns to different degrees.
Die in Bewegungsrichtung der Relativbewegung von Primär- und Sekundärteil beidseits der Nuten) vorgesehenen Überstände oder Überhänge sind also derart asymmetrisch ausgebildet, dass der Überstand an der einen Seite der Nuten jeweils) größer ist als an der anderen Seite der Nut(en). Bei der Fertigung einer elektrischen Maschine mit in Bewegungsrichtung gleichmäßig verteilten Zähnen werden die Zähne in Bewegungsrichtung nacheinander mit Hilfe einer Wickelnadel oder Drahtdüse bewickelt. Infolge der asymmetrischen Ausbildung der Überstände der Polschuhe werden in Bewegungsrichtung aufeinanderfolgende Zähne derart bewickelt, dass der zuvor bewickelte Zahn jeweils auf der Seite der den geringeren Überstand aufweisenden Polschuhhälfte des aktuell zu bewickelnden Polschuhs bzw. der nächste zu bewickelnde Zahn immer auf der den größeren Überstand aufweisenden Polschuhseite des vorherigen Zahns angeordnet ist. Hierdurch kann die bereits zur Hälfte durch die zuvor gewickelte Wicklungsspule gefüllte Nut nahezu vollständig gefüllt werden, ohne dass ein Freiraum für eine Wickelnadel vorzusehen ist. Beide Wicklungsspulen einer Nut füllen jeweils fast den halben Nutquerschnitt aus. Gegenüber einem weichmagnetischen Kern mit symmetrischen Polschuhen verringert sich die lichte Weite des für die Wickelnadel oder Drahtdüse benötigten Freiraums von der Breite oder dem Durchmesser der Wickelnadel oder Drahtdüse auf deren doppelte Wandstärke. Besonders bei Wicklungen mit wenigen Windungen pro Zahn bewirkt diese Maßnahme eine deutliche Verminderung des Wicklungswiderstands. In vorteilhafter Weise ergibt sich dadurch ein hoher Nutfüllfaktor und damit eine entsprechend große Leistungsdichte der elektrischen Maschine.The projections or overhangs provided in the direction of movement of the relative movement of the primary and secondary parts on both sides of the grooves) are thus designed asymmetrically in such a way that the projection on one side of the grooves is larger than on the other side of the groove (s). When manufacturing an electrical machine with teeth evenly distributed in the direction of movement, the teeth are wound one after the other in the direction of movement using a winding needle or wire nozzle. As a result of the asymmetrical design of the protrusions of the pole shoes, successive teeth are wound in the direction of movement in such a way that the previously wound tooth is always on the side of the pole shoe half with the smaller protrusion of the pole shoe currently to be wound or the next tooth to be wound is always on the one with the larger protrusion Pole shoe side of the previous tooth is arranged. As a result, the slot already half-filled by the winding coil previously wound can be almost completely filled without leaving space for a winding needle. Both winding coils of a slot fill almost half the slot cross-section. Compared to a soft magnetic core with symmetrical pole pieces, the clear width of the space required for the winding needle or wire nozzle is reduced from the width or diameter of the winding needle or wire nozzle to its double wall thickness. Especially for windings with few turns per tooth, this measure significantly reduces the winding resistance. This advantageously results in a high slot filling factor and thus a correspondingly high power density of the electrical machine.
Bei einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist zwischen einander zugewandten Überständen von zueinander benachbart nebeneinander angeordneten Zähnen jeweils ein Nutschlitz gebildet, wobei die Differenz zwischen den Überstandsmaßen, um die diese Überstände jeweils ihre Wicklungsspule in einer orthogonal zur Erstreckungsrichtung der Nuten verlaufenden Ebene überdecken, etwa der lichten Weite des Nutschlitzes entspricht. Die Längsmittellinie des Nutschlitzes ist also etwa um die halbe Weite des Nutschlitzes gegenüber der Längsmittellinie des dahinter befindlichen Nutbereichs seitlich versetzt. Die Nutschlitzbreite ist dabei so klein wie möglich gewählt, also etwas größer als die Breite oder der Durchmes ser der Wickelnadel oder Drahtdüse. Dadurch wird ein schmaler Nutschlitz bei gleichzeitig hohem Nutfüllfaktor ermöglicht.at an advantageous embodiment the invention is adjacent to each other between mutually facing projections teeth arranged side by side each formed a slot, the difference between the protruding dimensions, um which these supernatants each their winding coil in an orthogonal to the direction of extension cover the plane of the grooves, corresponds approximately to the inside width of the slot. The longitudinal center line the slot is about half the width of the slot compared to Longitudinal center line of the groove area behind it laterally offset. The slot width is as small as possible selected so slightly larger than the width or diameter of the winding needle or wire nozzle. Thereby becomes a narrow slot with a high slot filling factor allows.
Bei einer zweckmäßigen Ausgestaltung der Erfindung ist die elektrische Maschine als Rotationsmaschine ausgebildet ist, wobei wenigstens ein Zahn des Primärteils eine von den übrigen Zähnen abweichende Formgebung aufweist und wobei diese Formgebung vorzugsweise derart gewählt ist, dass eine an diesen Zahn angrenzende Nut quer zur Längserstreckung der Nut einen größere Breite aufweist als die übrigen Nuten des weichmagnetischen Kerns. Dies kann dadurch erreicht werden, dass beide die Nut überdeckenden Polschuhhälften einen kleinen Überstand aufweisen, die Polschuhhälften bei dieser Nut also symmetrisch ausgebildet sind. Somit kann auch der letzte zu bewickelnde Zahn des Sekundärteils mit dem gleichen Wickeldraht-Volumen bewickelt werden wie die übrigen Zähne. Beim Bewickeln dieses Pols wird die Wickelnadel oder Drahtdüse entlang einer Bahnkurve geführt, deren Geometrie von der Geometrie der Bahnkurven für die übrigen Pole abweicht.at an appropriate design the invention is the electrical machine as a rotary machine is formed, with at least one tooth of the primary part from the rest tooth has a different shape and this shape is preferred so chosen is that a groove adjacent to this tooth is transverse to the longitudinal extension the groove has a larger width exhibits than the rest Grooves of the soft magnetic core. This can be achieved that both cover the groove Polschuhhälften a small excess have the pole shoe halves are formed symmetrically in this groove. So can also the last tooth of the secondary part to be wound with the same winding wire volume are wound like the rest Teeth. When winding this pole, the winding needle or wire nozzle runs along a curve, their geometry from the geometry of the trajectory for the other poles differs.
Vorteilhaft ist, wenn mindestens ein Zahn eine Biegeverformungsstelle zum Auslenken des an einen dazu benachbarten Nutschlitz angrenzenden freien Endes eines seiner Überstände hat, und wenn dieser Überstand vorzugsweise der Überstand mit dem größeren Überdeckungsmaß ist. Der Überstand kann dann beim Bewickeln der ihm zugeordneten Nut zunächst von der Nut weg in den späteren Luftspaltraum ragen, um erst nach dem Bewickeln der Nut beispielsweise mit Hilfe eines Werkzeugs in seine endgültige Form gebracht zu werden. Auch bei dieser Ausführungsform wird beim Bewickeln des letzten Pols mit einer speziell angepassten Bewegungsbahn der Drahtdüse oder Wickelnadel gearbeitet.Advantageous is when at least one tooth has a bending deformation point for deflection of the free end adjacent to an adjacent slot has one of its supernatants and if this supernatant preferably the supernatant with the larger coverage dimension. The supernatant can then first of all when winding the groove assigned to it the groove away in the later Air gap protrude, for example, only after winding the groove to be brought into its final form using a tool. Also in this embodiment is used when winding the last pole with a specially adapted Path of movement of the wire nozzle or winding needle worked.
Besonders vorteilhaft ist, wenn die Einzelpolwicklung und der weichmagnetische Kern Teil eines Primärteils sind, das einphasige Sektoren hat, und wenn der weichmagnetische Kern zwischen zueinander benachbarten Zähnen aneinander angrenzender Sektoren Grenz-Nuten aufweist, die in Bewegungsrichtung der Relativbewegung eine größere Nutbreite haben, als die übrigen Nuten des weichmagnetischen Kerns. Dabei wird also ein Teil des Phasenversatzes zwischen dem Magnetfeld des Primärteils und dem Magnetfeld des Sekundärteils durch eine Verbreiterung der Grenznuten realisiert. Bei der Herstellung des Primärteils beginnt und endet die Bewicklung der Sektoren jeweils in den Grenznuten, die einen im Vergleich zu den übrigen Nuten breiteren Nutraum aufweisen. In vorteilhafter Weise entfällt dadurch ein zusätzlicher Aufwand für das Bewickeln des letzten Zahns.Especially is advantageous if the single-pole winding and the soft magnetic Core part of a primary part that have single-phase sectors, and if the soft magnetic Core between adjacent teeth adjacent to each other Sectors has boundary grooves in the direction of movement of the relative movement a larger groove width have than the rest Grooves of the soft magnetic core. So part of the Phase shift between the magnetic field of the primary part and the magnetic field of the secondary part realized by widening the border grooves. In the preparation of of the primary part the winding of the sectors begins and ends in the border grooves, some compared to the others Grooves have wider groove space. This is advantageously omitted an additional Effort for the winding of the last tooth.
Zweckmäßigerweise entspricht die Anzahl der Grenz-Nuten der Anzahl der elektrischen Phasen der Einzelpolwicklung oder dem Doppelten dieser Anzahl. Besonders vorteilhaft ist diese Ausführungsform für elektrische Maschinen mit hohen Polzahlen.Conveniently, the number of limit grooves corresponds to the number of electrical ones Phases of the single-pole winding or twice this number. Especially this embodiment is advantageous for electrical Machines with a high number of poles.
Die vorstehend genannte Aufgabe kann bezüglich der elektrischen Maschine auch dadurch gelöst werden, dass sie eine Einzelpolwicklung und einem weichmagnetischen Kern hat, der Zähne aufweist, zwischen denen Nuten gebildet sind, die mit Wicklungsspulen der Einzelpolwicklung bewickelt sind, dass die Zähne an den Axialenden der Nuten Kanten aufweisen, über welche Spulendrähte der Wicklungsspulen geführt sind, dass zwischen den Wicklungsspulen und dem weichmagnetischen Kern eine elektrische Isolationsschicht angeordnet ist, und dass die elektrische Isolationsschicht wenigstens einer Wicklungsspule im Bereich der Kanten des dieser Wicklungsspule zugeordneten Zahns eine größere Wandstärke aufweist als in einem von den Kanten beabstandeten, im Inneren der die Wicklungsspule aufnehmenden Nuten befindlichen Bereich der Isolationsschicht.The Above task can be related to the electrical machine also be solved by that they have a single pole winding and a soft magnetic core has teeth has, between which grooves are formed with winding coils The single pole winding is wound so that the teeth are on the axial ends of the slots Have edges over what coil wires the winding coils are guided, that between the winding coils and the soft magnetic core an electrical insulation layer is arranged, and that the electrical insulation layer of at least one winding coil in the Area of the edges of the tooth assigned to this winding coil has a larger wall thickness than in one spaced from the edges, inside the winding coil receiving grooves located area of the insulation layer.
In vorteilhafter Weise weist die Isolationsschicht also an den Kanten des weichmagnetischen Kerns eine größere Dicke auf als im Inneren der Nut, so dass der Nutquerschnitt durch die Isolationsschicht praktisch nicht verengt wird. Gegenüber einem weichmagnetische Kern, dessen Isolationsschicht eine konstante Wandstärke aufweist, ist bei nahezu gleichem Querschnitt für den magnetischen Fluss der für die Wicklung nutzbare Nutquerschnitt erhöht. Somit kann die elektrische Maschine bei gleicher Baugröße eine höhere Leistung aufweisen. Dennoch weist die Maschine an den mechanisch hochbelasteten Polkanten eine ausreichende Wandstärke der Isolationsschicht auf.In The insulation layer therefore advantageously has edges of the soft magnetic core has a greater thickness than inside the groove, so that the groove cross section through the insulation layer is practically not narrowed. Compared to a soft magnetic Core, the insulation layer of which has a constant wall thickness, with almost the same cross section for the magnetic flux for the Usable slot cross-section increased. Thus, the electrical Machine with the same size one higher Have performance. Nevertheless, the machine points to the mechanical highly stressed pole edges have a sufficient wall thickness Insulation layer.
Bei einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung hat der weichmagnetische Körper im Bereich der Kanten der Zähne Rundungen, Anphasungen, Stufen und/oder Absätze, wobei die Stufen und/oder Absätze vorzugsweise durch unterschiedliche Abmessungen aufweisende Schichten eines Blechpakets gebildet sind. Im Bereich der Abstufung des Blechschnitts kann dann Wandstärke der Isolationsschicht entsprechend erhöht sein, ohne dass dadurch der freie Nutquerschnitt eingeengt ist.at an advantageous embodiment The invention has the soft magnetic body in the area of the edges the teeth Rounding, chamfering, levels and / or paragraphs, the levels and / or paragraphs preferably by layers having different dimensions a laminated core are formed. In the area of the gradation of the sheet metal cut can then wall thickness the insulation layer may be increased accordingly without this the free groove cross section is narrowed.
Gegebenenfalls ist es sogar möglich, dass die Wandstärke der elektrischen Isolationsschicht in dem von den Kanten beabstandeten, im Inneren der Nut befindlichen Bereich auf Null reduziert ist. Der Nutraum kann dann noch besser mit der Wicklung gefüllt werden. Diese Ausführungsform kann vor allem bei Niedervolt-Maschinen vorgesehen sein.Possibly is it even possible that the wall thickness the electrical insulation layer in the spaced from the edges, area inside the groove is reduced to zero. The slot space can then be filled even better with the winding. This embodiment can be provided especially for low-voltage machines.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung sind an den quer zur Längserstreckung der Nuten verlaufenden Stirnseiten der Zähne Isolationsscheiben angeordnet, die sich zumindest in den Bereich der Kanten erstrecken. Das Primärteil ist dann kostengünstig herstellbar.at an advantageous embodiment of the invention are at the cross for longitudinal extension insulated washers of the groove-extending end faces of the teeth, which extend at least in the area of the edges. The primary part is then inexpensive produced.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist der weichmagnetischen Kern mit der Isolationsschicht umspritzt. Dabei wird die Isolationsschicht im Bereich der Nutwand sehr dünn auf den beispielsweise als Statorblechpaket ausgebildeten weichmagnetischen Kern aufgetragen, beispielsweise mit einer Wandstärke von wenigen Hundertstel Millimetern..at a preferred embodiment The invention is the soft magnetic core with the insulation layer molded. The insulation layer in the area of the groove wall very thin on the soft magnetic package designed, for example, as a stator laminated core Core applied, for example with a wall thickness of a few hundredths of a millimeter ..
Überkreuzungen der Wicklungsdrähte können dadurch sicher vermieden werden, dass die Isolationsschicht im Bereich der Kanten der Zähne Einformungen aufweist, in denen die Spulendrähte der Wicklungsspulen geführt sind. Die im Bereich der Kanten vergrößerte Schichtdicke der Isolationsschicht wird also für die Einformungen genutzt. Diese gewährleisten eine exakte Positionierung der ersten Spulenlage, so dass eine eventuelle zweite Spulenlagen eine definierte Auflage vorfindet. Beim Wickeln werden vorzugsweise abwechselnd Windungen der ersten und zweiten Lage gewickelt. Der Abstand der Windungen der ersten Lage nimmt mit abnehmendem Radius zu, wodurch die Windungen der zweiten Lage tiefer in die Lücken der ersten Lage rutschen und ein trapezförmiger Spulenquerschnitt entsteht.crossovers of the winding wires can thereby safely avoiding the insulation layer in the area the edges of the teeth Has indentations in which the coil wires of the winding coils are guided. The increased layer thickness in the area of the edges the insulation layer is therefore used for the indentations. Ensure this an exact positioning of the first coil position, so that a possible second coil layers finds a defined edition. When changing are preferably alternate turns of the first and second Layer wrapped. The distance between the turns of the first layer increases decreasing radius, making the turns of the second layer deeper in the gaps slip in the first layer and a trapezoidal coil cross-section is created.
Vorteilhaft ist, wenn zumindest im Bereich der Stirnseiten der Zähne die den Wicklungsspulen zugewandte Oberfläche der Isolationsschicht eine Reliefstruktur aufweist, die eine Negativform der daran angrenzenden Bereiche der Wicklungsspulen ist. Dadurch ergibt sich auch an den Stirnkopfseiten eine saubere überkreuzungsfreie und reproduzierbare Verlegung der Windungen. Die Reliefstruktur kann Schrägen oder Rampen aufweisen, die beim Bewickeln den Lagenwechsel unterstützen.Advantageous is when at least in the area of the front of the teeth a surface of the insulation layer facing the winding coils Relief structure which has a negative shape of the adjacent Areas of the winding coils is. This also results in the Frontal sides a clean crossover-free and reproducible laying of the turns. The relief structure can bevel or have ramps that support the change of position during winding.
Die vorstehend genannte Aufgabe kann bezüglich der elektrischen Maschine auch dadurch gelöst werden, dass sie ein Primärteil und ein relativ dazu bewegbares Sekundärteil hat, dass das Primärteil einen weichmagnetischen Kern und eine Wicklung aufweist, dass das Sekundärteil eine Folge von mit dem Primärteil magnetisch zusammenwirkenden Permanentmagneten hat, die auf einem weichmagnetischen Jochteil in Bewegungsrichtung der Relativbewegung von Primär- und Sekundärteil zueinander versetzt angeordnet sind, und dass die Permanentmagnete zur Lagefixierung bei ihrer Montage an dem Jochteil Vorsprünge und/oder Vertiefungen aufweisen, die jeweils von dem in Bewegungsrichtung vorderen und dem in Bewegungsrichtung hinteren Ende des Permanentmagnets beabstandet sind.The Above task can be related to the electrical machine also be solved by that they're a primary part and has a secondary part which can be moved relative thereto, that the primary part has a soft magnetic Core and a winding has that the secondary part is a sequence of with the Magnetic primary part has interacting permanent magnets on a soft magnetic Yoke part in the direction of movement of the relative movement of the primary and secondary parts to one another are arranged offset, and that the permanent magnets for fixing the position have projections and / or depressions when they are mounted on the yoke part, each of the front in the direction of movement and the rear in the direction of movement End of the permanent magnet are spaced.
In vorteilhafter Weise können die Permanentmagnete bei ihrer Montage an dem Jochteil mit Hilfe der Vorsprünge und/oder Vertiefungen an zu den Vorsprüngen passenden Aufnahmevertiefungen und/oder zu den Vertiefungen passenden Erhebungen einer Montagevorrichtung positioniert und damit in eine definierte, durch die Anordnung der Aufnahmevertiefungen und/oder Erhebungen vorbestimmte Lage relativ zueinander gebracht werden. Durch diese Ausrichtung der Permanentmagnete wird der Einfluss von Toleranzen, welche die Permanentmagnete insbesondere in ihrer in Bewegungsrichtung der Relativbewegung von Primär- und Sekundärteil orientierten Abmessung (Breite) aufweisen, auf die Lage, welche die Permanentmagnete relativ zueinander haben, wesentlich reduziert. Derartige Toleranzen sind nämlich bei als Sinterteile hergestellten Permanentmagneten praktisch immer vorhanden und können nur durch zeitaufwendiges und teueres Beschleifen der Permanentmagnete beseitigt werden. Die elektrische Maschine ermöglicht also trotz der vorhandenen Breitentoleranzen der Permanentmagnete eine hohe Positioniergenauigkeit der Permanentmagnete. Dadurch wird insbesondere bei elektrischen Maschinen mit hoher Polzahl eine unsymmetrische magnetische Durchflutung des Sekundärteils vermieden. Außerdem ist es möglich, die Permanentmagnete direkt zur Erfassung der Relativposition von Primär- und Sekundärteil zu nutzen, wodurch der Bauraum und die Kosten für eine separate Sensorik eingespart werden kann. Aufgrund der exakten Lage der Permanentmagnete werden bei bürstenlosen Maschen Fehler bei der Stromkommutierung weitestgehend vermieden.Advantageously, the permanent magnets can be positioned on the yoke part with the aid of the projections and / or depressions on receiving recesses matching the projections and / or elevations of an assembly device matching the recesses and thus in a defined manner by the arrangement of the receiving recesses and / or elevations predetermined position are brought relative to each other. This orientation of the permanent magnets significantly reduces the influence of tolerances, which the permanent magnets have in their dimension (width) oriented in the direction of movement of the relative movement of the primary and secondary parts, on the position which the permanent magnets have relative to one another. Such tolerances are namely in Per manufactured as sintered parts Magnets are practically always present and can only be eliminated by time-consuming and expensive grinding of the permanent magnets. Despite the existing width tolerances of the permanent magnets, the electrical machine enables the permanent magnets to be positioned with a high degree of accuracy. As a result, asymmetrical magnetic flooding of the secondary part is avoided, in particular in the case of electrical machines with a high number of poles. In addition, it is possible to use the permanent magnets directly to detect the relative position of the primary and secondary parts, which means that the installation space and the costs for a separate sensor system can be saved. Due to the exact position of the permanent magnets, errors in current commutation are largely avoided with brushless meshes.
Vorteilhaft ist, wenn der wenigstens eine Vorsprung und/oder die wenigstens eine Vertiefung in Bewegungsrichtung etwa mittig an dem Permanent angeordnet ist. Dadurch kann der Einfluss der Breitentoleranz der Permanentmagnete auf den maximalen Lagefehler an den Rändern der Permanentmagnete etwa halbiert werden.Advantageous is when the at least one projection and / or the at least a depression in the direction of movement approximately in the middle of the permanent is arranged. This can influence the width tolerance of the Permanent magnets on the maximum misalignment at the edges of the Permanent magnets can be cut in half.
Zweckmäßigerweise ist die Vertiefung an der dem Primärteil zugewandten Seite der Permanentmagnete vorgesehen, wobei die Vertiefung vorzugsweise als eine sich quer zur Bewegungsrichtung erstreckende Rille ausgebildet. Bei der Montage der Permanentmagnete an dem weichmagnetischen Jochteil kann dann an der dem Jochteil gegenüberliegenden Seite der Permanentmagnete eine Montagevorrichtung angeordnet werden, die Vorsprüngen passenden Aufnahmevertiefungen und/oder zu den Vertiefungen passenden Erhebungen aufweist, die in Gebrauchsstellung jeweils formschlüssig ineinander greifen. Es ist aber auch denkbar, dass die Vorsprünge und/oder Vertiefungen an den in Axialrichtung weisenden Stirnseiten der Permanentmagnete angeordnet sind. Vorzugsweise wird zwischen den Permanentmagneten und der Montagevorrichtung eine dünne Folie eingelegt, die einerseits als Trennfolie beim Einbringen einer Klebemasse zum Befestigen der Permanentmagnete an dem Jochteil dient und andererseits nach dem Verfestigen der Klebemasse als Korrosionsschutz auf den Permanentmagneten verbleibt. Die Folie ist vorzugsweise hülsenförmig ausgebildet kann eine Dicke von 0,012 mm bis 0,05 mm aufweisen. Sei kann faserverstärkt ausgeführt sein.Conveniently, is the depression on the side facing the primary part of the Permanent magnets are provided, the depression preferably as a groove extending transversely to the direction of movement is formed. When installing the permanent magnets on the soft magnetic yoke part can then on the side of the permanent magnet opposite the yoke part a mounting device can be arranged to match the projections Wells and / or surveys that match the wells has, which in the position of use in each other positively to grab. But it is also conceivable that the projections and / or Indentations on the end faces of the permanent magnets pointing in the axial direction are arranged. Preferably between the permanent magnets and the mounting device inserted a thin film, on the one hand as a release film when applying an adhesive to attach the Permanent magnets on the yoke part and on the other hand after the Solidification of the adhesive as corrosion protection on the permanent magnet remains. The film is preferably sleeve-shaped Have a thickness of 0.012 mm to 0.05 mm. It can be fiber-reinforced.
Vorteilhaft ist, wenn das Jochteil als ringförmiges Joch ausgebildet ist, wenn die einander zugewandten Flächen einerseits des Jochteils und andererseits der Permanentmagnete jeweils etwa zylindrisch ausgebildet sind, und wenn die Krümmungsradien der zylindrischen Flächen der Permanentmagnete derart voneinander abweichen, dass zwischen dem Jochteil und den Permanentmagneten jeweils mindestens ein sichelförmiger Klebespalt gebildet ist. Entlang des sichelförmigen Klebespalts verändert sich die Klebespaltweite kontinuierlich, wobei an mindestens einer oder sogar an mehreren Stellen gleichzeitig der Klebespalt eine für die Festigkeit der Klebeverbindung optimale Spaltweite aufweist. An der Stelle oder den Stellen, an welcher der sichelförmige Klebespalt eine kleine Spaltweite aufweist, härtet der Klebstoff am schnellsten aus, so dass die Maschine bereits kurz nach ihrer Fertigung in Betrieb genommen werden kann. An der Stelle, an welcher der sichelförmige Klebespalt seine größte Spaltweite aufweist, ergibt sich, wenn der Klebstoff nach langer Betriebszeit der Maschine an den Stellen mit geringer Spaltweite einmal spröde werden sollte, noch eine sichere Klebeverbindung. Somit ist über die gesamte Lebensdauer der Maschine jeweils an mindestens einer Stelle eine sichere Klebeverbindung vorhanden.Advantageous is when the yoke part as an annular Yoke is formed when the mutually facing surfaces on the one hand of the yoke part and on the other hand, the permanent magnets, respectively are cylindrical, and if the radii of curvature of the cylindrical surfaces of the permanent magnets differ from each other in such a way that between the yoke part and the permanent magnets each have at least one sickle-shaped adhesive gap is formed. Changes along the crescent-shaped adhesive gap the adhesive gap width continuously, with at least one or even in several places the adhesive gap one for strength the adhesive bond has an optimal gap width. At the point or the places where the crescent-shaped adhesive gap is a small one Gap width, hardens the glue comes off fastest, so the machine is already short can be put into operation after its manufacture. At the point on which the crescent Adhesive gap its largest gap width results, if the adhesive after a long period of operation become brittle in places with a small gap should still have a secure adhesive connection. So is about the total life of the machine in at least one place secure adhesive connection available.
Die vorstehend genannte Aufgabe kann bezüglich der elektrischen Maschine auch dadurch gelöst werden, dass sie ein Primärteil und ein relativ dazu bewegbares Sekundärteil hat, dass das Primärteil einen weichmagnetischen Kern und eine Wicklung aufweist, dass das Sekundärteil eine Folge von mit dem Primärteil magnetisch zusammenwirkenden Permanentmagneten hat, die auf einem weichmagnetischen Jochteil in Bewegungsrichtung der Relativbewegung von Primär- und Sekundärteil zueinander versetzt angeordnet und über eine Klebeschicht mit dem Jochteil verbunden sind, dass einander zugewandte Oberflächenbereiche der Permanentmagnete einerseits und des Jochteils andererseits jeweils in ihrer Formgebung etwa einander entsprechen, und dass die Permanentmagnete jeweils über ihren gesamten, dem Jochteil zugewandten Oberflächenbereich von dem Jochteil beabstandet sind.The Above task can be related to the electrical machine also be solved by that they're a primary part and has a secondary part which can be moved relative thereto, that the primary part has a soft magnetic Core and a winding has that the secondary part is a sequence of with the Magnetic primary part has interacting permanent magnets on a soft magnetic Yoke part in the direction of movement of the relative movement of the primary and secondary parts to one another staggered and over an adhesive layer are attached to the yoke part that each other facing surface areas the permanent magnets on the one hand and the yoke part on the other hand each in their shape correspond approximately to each other, and that the permanent magnets each over their entire surface area facing the yoke part of the yoke part are spaced.
Es wird also über die gesamte, dem Jochteil zugewandte Oberfläche der Permanentmagnete ein geeigneter Klebespalt eingehalten, was eine sichere Klebeverbindung ermöglicht. Dadurch kann auf teuere Bandagen oder Hülsen zur Sicherung der Magnete verzichtet und damit ein kleine Luftspaltweite zwischen Primärteil und Sekundärteil und somit eine hohe Leistungsdichte erzielt werden.It so is about the entire surface of the permanent magnets facing the yoke part suitable adhesive gap observed, which is a secure adhesive bond allows. This can be used on expensive bandages or sleeves to secure the magnets waived and thus a small air gap between the primary and secondary part and thus a high power density can be achieved.
Die vorstehend genannte Aufgabe kann bezüglich der elektrischen Maschine auch dadurch gelöst werden, dass sie ein Primärteil und ein relativ dazu bewegbares Sekundärteil hat, dass das Primärteil einen weichmagnetischen Kern und eine Wicklung aufweist, dass das Sekundärteil eine Folge von mit dem Primärteil magnetisch zusammenwirkenden Permanentmagneten hat, die auf einem weichmagnetischen Jochteil in Bewegungsrichtung der Relativbewegung von Primär- und Sekundärteil zueinander versetzt angeordnet und über eine Klebeschicht derart mit dem Jochteil verbunden sind, dass in Bewegungsrichtung zueinander benachbart nebeneinander angeordnete Permanentmagnete durch Pollücken voneinander beabstandet sind, dass die Permanentmagnete an ihrer dem Primärteil zugewandten Oberfläche eine sich in Bewegungsrichtung über mehrere Permanentmagnete erstreckende Beschichtung aufweisen, dass die Beschichtung Stege oder dergleichen Vorsprünge hat, die derart in die Pollücken eingreifen, dass sie an den Enden der Permanentmagnete zur Anlage kommen, und dass sich die Vorsprünge, jeweils ausgehend von ihrem Fuß zu ihrer am weitesten vorstehenden Stelle, verjüngen.The above-mentioned object can also be achieved with regard to the electrical machine in that it has a primary part and a secondary part that can be moved relative to it, that the primary part has a soft magnetic core and a winding, that the secondary part has a sequence of permanent magnets magnetically interacting with the primary part on a soft magnetic yoke part in Be Direction of movement of the relative movement of the primary and secondary part are arranged offset from one another and are connected to the yoke part via an adhesive layer such that permanent magnets arranged next to one another in the direction of movement are spaced apart from one another by pole gaps that the permanent magnets on their surface facing the primary part overlap in the direction of movement a plurality of coatings that extend over permanent magnets have that the coating has webs or similar projections that engage in the pole gaps in such a way that they come to bear on the ends of the permanent magnets, and that the projections, each starting from their base, reach their most protruding position , rejuvenate.
In vorteilhafter Weise sind die Permanentmagnete dadurch jeweils etwa mittig zwischen den Vorsprüngen an der Beschichtung zentriert, so dass die Permanentmagnete auch dann, wenn sie Breitentoleranzen aufweisen, exakt an dem Jochteil positioniert sein. Die elektrische Maschine ermöglicht deshalb, auch wenn sie eine hohe Polzahl hat, eine symmetrische magnetische Durchflutung des Sekundärteils. Aufgrund der exakten Positionierung können die Permanentmagnete direkt zur Erfassung der Relativposition von Primär- und Sekundärteil genutzt werden.In As a result, the permanent magnets are each advantageously approximately in the middle between the projections centered on the coating, so the permanent magnets too if they have width tolerances, exactly on the yoke part be positioned. The electrical machine therefore enables, even if it has a high number of poles, a symmetrical magnetic flux of the secondary part. Due to the exact positioning, the permanent magnets can directly used to record the relative position of the primary and secondary part become.
Vorteilhaft ist, wenn die Vorsprünge den Enden der Permanentmagnete zugewandte Schrägflächen aufweisen, und wenn der Steigungswinkel der Schrägflächen zwischen 5° und 40° beträgt. Dabei ist es sogar möglich, dass der Steigungswinkel der Schrägflächen, jeweils ausgehend vom Fuß der Schrägfläche zu der am weitesten vorstehenden Stelle, zumindest bereichsweise vorzugsweise kontinuierlich zunimmt. Die Permanentmagnete können dann bei ihrer Montage an dem Jochteil noch genauer zwischen den Vorsprüngen positioniert werden.Advantageous is when the ledges have inclined surfaces facing the ends of the permanent magnets, and if the Slope angle of the inclined surfaces between 5 ° and 40 °. there is it even possible that the slope angle of the inclined surfaces, each starting from Foot of Bevel to the on farthest protruding point, preferably at least in some areas increases continuously. The permanent magnets can then be installed be positioned more precisely between the projections on the yoke part.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die elektrische Maschine als rotierende elektrische Maschine ausgebildet ist, wobei die Beschichtung hülsenförmig über sämtliche in Umfangsrichtung des Sekundärteils zueinander versetzte Permanentmagnete umläuft. Die Beschichtung kann dann außer als Positionierhilfe beim Positionieren der Permanentmagnete bei der Montage auch als Korrosionsschutz für die Permanentmagnete dienen. Darüber hinaus kann die Beschichtung auch noch die Funktion eines Fanglagers übernehmen. Die Beschichtung besteht dazu vorzugsweise aus einem Kunststoff mit gegenüber den Sintermagneten wesentlich günstigeren Abriebeigenschaften. Durch die Beschichtung führt eine kuzzeitig – z.B. durch einen Stoß – auftretende Verformung zu einer wesentlich geringeren Beschädigung von Primär- und/oder Sekundärteil.at a preferred embodiment of the invention is the electrical machine as a rotating electrical Machine is designed, the coating being sleeve-shaped over all in the circumferential direction of the secondary part permanent magnets offset from one another. The coating can then save as a positioning aid when positioning the permanent magnets assembly also serve as corrosion protection for the permanent magnets. About that In addition, the coating can also take on the function of a backup bearing. For this purpose, the coating preferably consists of a plastic with opposite the sintered magnet much cheaper Abrasiveness. A short lead through the coating - e.g. by a shock - occurring Deformation to significantly less damage to primary and / or Secondary part.
Bezüglich der Vorrichtung zur Herstellung eines eine Folge von auf einem weichmagnetischen Jochteil angeordneten Permanentmagneten aufweisenden Sekundärteils für eine elektrische Maschine, insbesondere für eine Synchronmaschine, wird die vorstehend genannte Aufgabe dadurch gelöst, dass die Vorrichtung eine Halterung mit Befestigungsstellen für die Permanentmagnete aufweist, an denen diese in einem vorgegebenen Polteilungsraster relativ zueinander fixierbar sind, dass die Halterung zum Positionieren der daran fixierten Permanentmagnete an dem Jochteil relativ zu diesem bewegbar ist, dass in einem Wandungsbereich der Halterung Magnetelemente vorgesehen sind, die derart angeordnet sind, dass sie jeweils beidseits der einzelnen Befestigungsstellen im Bereich von zwischen den Befestigungsstellen angeordneten Pollücken Magnetfelder erzeugen, die derart orientiert sind, dass sie zumindest eine entgegengesetzt zu einem in den Pollücken vorhandenen magnetischen Streufeld der Permanentmagnete orientierte Komponente aufweisen.Regarding the Device for producing a sequence of on a soft magnetic Yoke part arranged permanent magnet secondary part for an electrical Machine, especially for a synchronous machine, the above task is thereby solved, that the device is a holder with attachment points for the permanent magnets has at which these in a predetermined pole pitch are fixable relative to each other that the holder for positioning the permanent magnets attached to the yoke part relative to this is movable in a wall area of the holder Magnetic elements are provided, which are arranged such that each on both sides of the individual attachment points in the area generate magnetic fields from pole gaps between the attachment points, which are oriented in such a way that they are at least one opposite to one in the pole gaps existing magnetic stray field of the permanent magnets oriented Have component.
Durch die mittels der Magnetelemente in den Pollücken erzeugten, entgegengesetzt zu den magnetischen Streufeldern der Permanentmagnete orientierten magnetischen Gegenfelder werden die Permanentmagnete bei ihrer Positionierung an den Befestigungsstellen durch magnetische Kräfte jeweils zwischen den Gegenfeldern von zwei zueinander benachbarten Magnetelementen zentriert und in eine definierte Lage gebracht. Dabei wirkt das Gegenfeld abstoßend auf die beiden jeweils benachbart nebeneinander angeordnete Permanentmagnete und hebt so die Kraftwirkung der Streufelder zwischen den einander zugewandten Enden der Permanentmagnete auf. Anstatt voneinander angezogen zu werden, wirkt auf die benachbarten Permanentmagnete hierdurch eine Kraft, die sie in Erstreckungsrichtung des Jochteils auseinander drückt. In vorteilhafter Weise erfolgt diese Zentrierung der Permanentmagnete an den Befestigungsstellen weitestgehend unabhängig von Maßtoleranzen der Permanentmagnete. Die Permanentmagnete werden mittels einer Haltekraft an der Halterung fixiert. Die Haltekraft kann durch mechanische Greifer oder durch Unterdruck (Saugstellen) erzeugt werden. Die Haltekraft ist so bemessen, dass sie größer ist als die Anziehungskraft zwischen dem Jochteil und den Permanentmagneten, so dass die Permanentmagnete, wenn sie zusammen mit der Halterung an dem Jochteil positioniert sind, weiterhin an der Halterung bleiben und an diese angezogen werden. Dabei sind die Permanentmagnete von dem Jochteil beabstandet, so dass sich zwischen den Permanentmagneten und dem Jochteil ein Spalt gebildet ist, in den zum Befestigen der Permanentmagnete an dem Jochteil Klebstoff eingefüllt wird. Der Klebespalt zwischen dem Jochteil und den Permanentmagneten weist vorzugsweise eine lichte Weite zwischen 0,05 und 0,15 mm auf und kann bei kleinen Motoren auch zwischen 0,02 und 0,05 mm liegen.By means of the magnetic counter-fields generated by means of the magnetic elements in the pole gaps and oriented in opposition to the magnetic stray fields of the permanent magnets, the permanent magnets are centered and positioned in a defined position by the magnetic fields between the opposing fields of two mutually adjacent magnetic elements. The opposing field has a repulsive effect on the two permanent magnets arranged next to one another and thus cancels the force effect of the stray fields between the mutually facing ends of the permanent magnets. Instead of being attracted to one another, a force acts on the adjacent permanent magnets that pushes them apart in the direction of extension of the yoke part. This centering of the permanent magnets at the fastening points advantageously takes place largely independently of the dimensional tolerances of the permanent magnets. The permanent magnets are fixed to the holder by means of a holding force. The holding force can be generated by mechanical grippers or by vacuum (suction points). The holding force is dimensioned such that it is greater than the attractive force between the yoke part and the permanent magnets, so that the permanent magnets, when they are positioned together with the holder on the yoke part, remain on the holder and are attracted to it. The permanent magnets are spaced from the yoke part, so that a gap is formed between the permanent magnets and the yoke part, in which the permanent magnets are attached to the yoke part Glue is filled. The adhesive gap between the yoke part and the permanent magnets preferably has a clear width between 0.05 and 0.15 mm and can also be between 0.02 and 0.05 mm for small motors.
Vorteilhaft ist, wenn die Magnetelemente jeweils mindestens ein Permanentmagnetelement und wenigstens zwei von dessen magnetischem Fluss durchsetzte weichmagnetische Sammelelemente aufweisen, wenn die Sammelelemente jeweils mit ihrem einen Ende einem Magnetpol des Permanentmagnetelements und mit ihrem anderen Ende einer Pollücke zugewandt sind, und wenn das jeweils der Pollücke zugewandte Ende der Sammelelemente einen kleineren Querschnitt aufweist als das dem Pol des Permanentmagnetelements zugewandte Ende. Die Sammelelemente sind dann an ihrem der Pollücke zugewandten Ende aufgrund ihres dort reduzierten Querschnitts magnetisch gesättigt, wodurch das Austreten des magnetischen Gegenfelds aus der Halterung unterstützt wird.Advantageous is when the magnetic elements each have at least one permanent magnet element and at least two soft magnetic permeated by its magnetic flux Have collection elements when the collection elements each with their one end of a magnetic pole of the permanent magnet element and with it other end of a pole gap are facing, and if the end of the collecting elements facing the pole gap has a smaller cross section than that of the pole of the permanent magnet element facing end. The collecting elements are then facing the pole gap End magnetically saturated due to their reduced cross-section there, whereby the emergence of the opposing magnetic field from the holder is supported.
Besonders vorteilhaft ist, wenn die Halterung zum magnetischen Fixieren der Permanentmagnete an den Befestigungsstellen wenigstens einen Elektromagneten aufweist. Dabei kann eine Erregerspule außerhalb eines als Jochring ausgebildeten Jochteils angeordnet sein, um ein Magnetfeld zu erzeugen, das den Jochring in die Sättigung treibt, wodurch dieses außen erzeugte Magnetfeld auch ein Feld innerhalb des Jochrings erzeugt, welches derart orientiert ist, dass die Permanentmagnete von dem Jochring abgestoßen und gegen die Halterung gedrückt werden. Es ist aber auch denkbar, dass die Erregerspule an der Halterung angeordnet ist, um ein Magnetfeld zu erzeugen, das derart orientiert ist, dass die Permanentmagnete an die Halterung angezogen werden.Especially is advantageous if the holder for magnetic fixation of the Permanent magnets at the attachment points at least one electromagnet having. An excitation coil can be used outside of a yoke ring trained yoke part to be arranged to generate a magnetic field, that the yoke ring into saturation drives what makes this outside generated magnetic field also creates a field within the yoke ring which is oriented in such a way that the permanent magnets of the Repeated yoke ring and pressed against the bracket become. But it is also conceivable that the excitation coil on the bracket is arranged to generate a magnetic field oriented in this way is that the permanent magnets are attracted to the bracket.
Bei einer vorteilhaften Ausführungsform, bei welcher die Erregerspule des Elektromagnets an der Halterung angeordnet ist, weist der Elektromagnet wenigstens einen weichmagnetischen Klauenpolkörper auf, der mit seinen Klauenpolen den Befestigungsstellen zugewandt ist, wobei die Magnetelemente jeweils zwischen zwei zueinander benachbarten Klauenpolen angeordnet sind. Somit ergibt sich eine einfach aufgebaute Vorrichtung bei der einer Mehrzahl von Permanentmagneten ein gemeinsamer Elektromagnet zugeordnet ist.at an advantageous embodiment, in which the excitation coil of the electromagnet on the bracket is arranged, the electromagnet has at least one soft magnetic claw-pole on, facing the attachment points with its claw poles is, the magnetic elements between two adjacent to each other Claw poles are arranged. This results in a simply constructed device in the case of a plurality of permanent magnets, a common electromagnet assigned.
Besonders vorteilhaft ist, wenn zwischen den weichmagnetischen Klauenpolkörpern ein Leiterring zur Induktion eines den Klauenpolkörper durchsetzenden Magnetfeldes angeordnet ist. Der Elektromagnet weist dann einen besonders einfachen Aufbau auf. Durch die beim Bestromen des Leiterrings auftretende Verlustwärme kann das Aushärten oder Verfestigen des Klebstoffs in dem Klebespalt beschleunigt werden.Especially is advantageous if a between the soft magnetic claw pole bodies Conductor ring for induction of a magnetic field passing through the claw pole body is arranged. The electromagnet then has a particularly simple one Building on. By the occurring when energizing the conductor ring heat loss can harden or solidification of the adhesive in the adhesive gap can be accelerated.
Bezüglich des Verfahrens zur Herstellung eines eine Folge von auf einem weichmagnetischen Jochteil angeordneten Permanentmagneten aufweisenden Sekundärteils für eine elektrische Maschine, insbesondere für eine Synchronmaschine, wird die vorstehend genannte Aufgabe dadurch gelöst, dass die Permanentmagnete an einer Halterung in einem Polteilungsraster relativ zueinander positioniert und durch Aufbringen von Haltekräften derart an die Halterung angedrückt werden, dass sie in ihrer Lage relativ zu der Halterung fixiert sind, dass die Halterung mit den daran angeordneten Permanentmagneten danach an dem Jochteil positioniert wird, dass in einen zwischen dem Jochteil und den Permanentmagneten gebildeten Freiraum Klebstoff zum Befestigen der Permanentmagnete an dem Jochteil eingefüllt wird, und dass nach dem Aushärten oder Verfestigen des Klebstoffs die Haltekräfte zurückgenommen werden und die Halterung von dem Jochteil entfernt wird.Regarding the Process for producing a sequence of on a soft magnetic Yoke part arranged permanent magnet secondary part for an electrical Machine, especially for a synchronous machine, the above task is thereby solved, that the permanent magnets on a bracket in a pole pitch grid positioned relative to each other and by applying holding forces pressed onto the bracket that they are fixed in position relative to the bracket, that the bracket with the permanent magnets attached to it then positioned on the yoke part that in between the yoke part and the permanent magnet formed free space for Attaching the permanent magnets to the yoke part, and that after curing or solidifying the adhesive, the holding forces are withdrawn and the holder is removed from the yoke part.
Dadurch kann auf einfache Weise über die gesamte, dem Jochteil zugewandte Oberfläche der Permanentmagnete ein Klebespalt erreicht werden, was eine sichere Klebeverbindung ermöglicht. Dadurch kann auf teuere Bandagen oder Hülsen zur Sicherung der Magnete verzichtet und damit ein kleine Luftspaltweite zwischen Primärteil und Sekundärteil und somit eine hohe Leistungsdichte erzielt werden.Thereby can easily over the entire surface of the permanent magnets facing the yoke part Adhesive gap can be achieved, which enables a secure adhesive bond. This can be used on expensive bandages or sleeves to secure the magnets waived and thus a small air gap between the primary and secondary part and thus a high power density can be achieved.
Vorteilhaft ist, wenn die Kraft durch ein magnetisches Feld hervorgerufen wird, das durch einen elektrischen Strom erzeugt wird. Das Verfahren ist dann noch einfacher durchführbar. Dabei ist es sogar möglich, dass durch den elektrischen Strom Wärme erzeugt wird, die den Klebstoff erwärmt und damit das Aushärten oder Verfestigen des Klebstoffs beschleunigt.Advantageous is when the force is caused by a magnetic field generated by an electric current. The procedure is then even easier to do. It is even possible that through the electric current heat is generated, which heats the adhesive and thus the curing or Solidification of the adhesive accelerates.
Zweckmäßigerweise wird zwischen der Halterung und den Permanentmagneten eine Distanzschicht angeordnet, wobei die Permanentmagnete durch Aufbringen der Haltekräfte indirekt über die Distanzschicht an die Halterung angedrückt werden, wobei der Klebstoff derart in den Freiraum eingebracht wird, dass er mit der Distanzschicht in Berührung gerät, und wobei nach dem Aushärten oder Verfestigen des Klebstoffs die Halterung von der Distanzschicht entfernt wird, so dass die Distanzschicht als Beschichtung auf den Permanentmagneten verbleibt. Durch die Distanzschicht wird ein Kontakt des Klebstoffs mit der Halterung zu verlässig vermieden. Die Halterung lässt sich dadurch nach dem Verfestigen des Klebstoffs leicht von dem Sekundärteil trennen. Die auf den Permanentmagneten verbleibende Distanzschicht schützt die Permanentmagnete vor Korrosion.A spacer layer is expediently arranged between the holder and the permanent magnets, the permanent magnets being pressed onto the holder indirectly via the spacer layer by applying the holding forces, the adhesive being introduced into the free space in such a way that it comes into contact with the spacer layer, and wherein after the adhesive has hardened or solidified, the holder is removed from the spacer layer, so that the spacer layer remains as a coating on the permanent magnet. The spacer layer makes contact of the adhesive with the holder reliable avoided. The holder can thus be easily separated from the secondary part after the adhesive has solidified. The spacer layer remaining on the permanent magnets protects the permanent magnets against corrosion.
Die vorstehend genannte Aufgabe kann bezüglich der elektrischen Maschine auch dadurch gelöst werden, dass die elektrische Maschine als bürstenlose elektrische Maschine ausgebildet ist, die ein Primärteil, ein relativ dazu bewegbares Sekundärteil und eine Ansteuereinrichtung, die über eine Endstufe mit einer Wicklung des Primärteils verbunden ist, sowie eine ein Steckkupplungsteil und eine ein dazu passendes Gegensteckkupplungsteil aufweisende elektrische Steckverbindung hat, wobei das Steckkupplungsteil mit Stromversorgungsleitungen verbundene elektrische Kontaktelemente aufweist, die in Verbindungsstellung mit der Endstufe verbundene Gegenkontaktelemente des Gegensteckkupplungsteils kontaktieren, wobei das Gegensteckkupplungsteil ein Gehäuseteil aufweist, an dem die Gegenkontaktelemente angeordnet sind, und wobei die Ansteuereinrichtung und die Endstufe als Einlegeteil in den Werkstoff des Gehäuseteils eingegossen sind.The Above task can be related to the electrical machine also be solved by that the electric machine as a brushless electric machine is formed, which is a primary part secondary part movable relative thereto and a control device, which has an output stage with a Winding the primary part is connected, as well as a plug-in coupling part and a one Matching mating connector part having electrical plug connection has, the plug-in coupling part with power supply lines has connected electrical contact elements in the connecting position mating contact elements of the mating connector part connected to the output stage contact, the mating connector part a housing part has, on which the counter-contact elements are arranged, and wherein the Control device and the output stage as an insert in the material of the housing part are cast in.
In vorteilhafter Weise kann durch die Integration der Ansteuereinrichtung und der Endstufe in das vorzugsweise als Spritzgussteil ausgebildete Gehäuseteil des Gegensteckkupplungsteils auf ein separates Elektronikgehäuse verzichtet und somit Bauraum und Herstellungsaufwand eingespart werden. Die elektrischen Leiter, welche die Gegenkontaktelemente, die Ansteuereinrichtung, die Endstufe und die Wicklung miteinander verbinden, können miteinander verschweißt und/oder verlötet sein, so dass außer der Steckverbindung keine weitere lösbare elektrische Verbindung zwischen einer für den Betrieb der elektrischen Maschine vorgesehenen Stromversorgung, wie zum Beispiel einem Akkumulator, benötigt wird. Die Anzahl der lösbaren Kontakte und die hierdurch erzeugten Übergangswiderstände und Verlustleistungen ist also minimiert. Bei einer zum Einbau in ein Kraftfahrzeug vorgesehenen, als Antriebsmotor ausgebildeten elektrischen Maschine beispielsweise zum Betätigen einer Kupplung oder eines Schaltgetriebes wird das Bordnetz des Kraftfahrzeugs entlastet und die Zuverlässigkeit des Systems erhöht. Mit einem verminderten Zuleitungswiderstand steigt die am Motor verfügbare Spannung, wodurch mit einer größeren Motorkonstante die Ströme gesenkt werden können.In can advantageously by integrating the control device and the final stage in the preferably designed as an injection molded part housing part of the mating connector part dispenses with a separate electronics housing and thus space and manufacturing costs can be saved. The electrical conductors, which the counter-contact elements, the control device, the output stage and the winding can connect with each other welded and / or soldered be so except the plug connection no further detachable electrical connection between one for the operation of the electrical machine provided for the power supply, such as an accumulator. The number of detachable contacts and the resulting contact resistance and Power loss is therefore minimized. With one for installation in a Motor vehicle provided, designed as a drive motor electrical Machine for example to operate a clutch or a manual transmission is the electrical system of the Relieved motor vehicle and increased the reliability of the system. With a reduced lead resistance increases the voltage available at the motor, whereby with a larger motor constant the streams can be lowered.
Vorteilhaft ist, wenn in den Werkstoff des Gehäuseteils ein Regler für die elektrische Maschine eingegossen ist, der vorzugsweise über elektrische Kontaktelemente mit einer übergeordneten Steuerung verbindbar ist. Die elektrische Maschine ermöglicht dann noch kompaktere Abmessungen. Über die elektrischen Kontaktelemente können mechanische Zustandsgrößen und/oder Diagnoseinformationen zwischen dem Regler, der Auswerteelektronik und der über geordneten Steuerung ausgetauscht werden. Die Integration des Reglers in das Gehäuseteils ermöglicht eine hohe Regelgeschwindigkeit, da die Signalübertragungsrate zwischen einem Positionssensor zur Erfassung der Lage des Sekundärteils relativ zu dem Primärteil, einem Strommesssensor, dem Regler, der Ansteuereinrichtung und/oder der Endstufe nicht durch die Zwischenschaltung einer Schnittstelle begrenzt ist. Bei einer elektrischen Maschine mit pulsweitenmodulierter Ansteuerung der Endstufe kann das Pulsweiten-Modulationssignal wesentlich schneller auf Regelabweichungen eines Positionsmesssignals oder eines Strommesssignals reagieren. Stromspitzen oder starke Stromschwankungen und daraus resultierende Verluste werden vermieden.Advantageous is when in the material of the housing part a controller for the electrical Machine is poured, preferably via electrical contact elements with a parent Control is connectable. The electrical machine then enables even more compact dimensions. about the electrical contact elements can be mechanical state variables and / or Diagnostic information between the controller and the evaluation electronics and the parent Control can be replaced. The integration of the controller in the housing part allows a high control speed because the signal transmission rate between one Position sensor for detecting the position of the secondary part relative to the primary part, a current measuring sensor, the controller, the control device and / or the power amplifier not by interposing an interface is limited. For an electrical machine with pulse width modulated Driving the output stage can make the pulse width modulation signal essential faster to control deviations of a position measurement signal or of a current measurement signal react. Current peaks or large current fluctuations and resulting losses are avoided.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist in den Werkstoff des Gehäuseteils ein mit seinem seinen elektrischen Anschlüssen direkt oder indirekt über wenigstens ein elektrisches Bauelement mit den Gegenkontaktelementen verbundener Stütz- oder Glättungskondensator eingegossen ist. Die elektrische Maschine kann dann noch kompaktere Abmessungen aufweisen.at a preferred embodiment the invention is in the material of the housing part with his electrical connections directly or indirectly via at least one electrical component with the mating contact elements connected support or smoothing capacitor is poured. The electrical machine can then be even more compact Have dimensions.
Vorteilhaft ist, wenn die Endstufe Halbleiterschalter zum Ansteuern der Wicklung aufweist, die in mindestens ein Halbleitersubstrat integriert sind, wenn das mindestens eine Halbleitersubstrat und/oder wenigstens ein die Ansteuereinrichtung aufweisender Halbleiterchip direkt auf einem Keramiksubstrat angeordnet ist, und wenn das Keramiksubstrat flächig mit einem metallischen Wärmeableitkörper verbunden ist. Die Endstufe und die Ansteuereinrichtung bilden dabei ein kompaktes Hybridmodul. In Hybridtechnik wird ein niedriger Wärmewiderstand zwischen den Halbleiterschaltern als Wärmequelle und dem Wärmeableitkörper als Wärmesenke ermöglicht. Die gute Wärmeabführung führt zu einer niedrigen Temperaturdifferenz zwischen den Halbleiterschaltern und der Umgebung und ermöglicht hierdurch die Anordnung von Halbleitern in Umgebungen mit vergleichsweise hohen Temperaturen.Advantageous is when the output stage semiconductor switch to control the winding which are integrated in at least one semiconductor substrate, if the at least one semiconductor substrate and / or at least a semiconductor chip having the control device directly a ceramic substrate is arranged, and when the ceramic substrate flat connected to a metallic heat sink is. The output stage and the control device form a compact one Hybrid module. In hybrid technology there is a low thermal resistance between the semiconductor switches as a heat source and the heat sink as heat sink allows. The good heat dissipation leads to a low temperature difference between the semiconductor switches and the environment and enables thereby the arrangement of semiconductors in environments with comparative high temperatures.
Zur Kommunikation der in das Hybridmodul integrierten elektronischen Komponenten mit weiteren Systemkomponenten kann eine digitale Busleitung vorgesehen sein. Die Ansteuereinrichtung kann einen Logikbaustein aufweisen, der alle für den Betrieb der elektrischen Maschine benötigten Logikfunktionen, wie z.B. die Erzeugung von Kommutierungssignalen, die Sensorsignalauswertung, Schutzfunktionen, und/oder eine Kommunikationsschnittstelle, sowie die interne Spannungsversorgung auf einem Mikrochip oder in einem Multichipeinheit enthält.A digital bus line can be provided for communication of the electronic components integrated in the hybrid module with further system components. The control device can have a logic module which contains all the logic functions required for the operation of the electrical machine, such as the generation of commutation signals, the sensor signal evaluation, protective functions, and / or a communication interface, and the internal voltage supply on a microchip or in a Mul tichip unit contains.
Vorteilhaft ist, wenn auf dem Keramiksubstrat Leiterbahnen zum Verbinden der Halbleiterschalter mit den Gegenkontaktelementen und/oder Wicklungsdrähten der Wicklung angeordnet sind, und wenn die Leiterbahnen mit den Gegenkontaktelementen einstückig ausgebildet und/oder mit den Gegenkontaktelementen und/oder den Wicklungsdrähten verschweißt und/oder verlötet sind. Dadurch wird ein niedriger elektrischer Widerstand der Verbindungsleitungen ermöglicht.Advantageous is when conductor tracks for connecting the Semiconductor switch with the mating contact elements and / or winding wires Winding are arranged, and if the conductor tracks with the mating contact elements one piece trained and / or with the mating contact elements and / or the winding wires welded and / or soldered are. This results in a low electrical resistance of the connecting lines allows.
Bei einer anderen Ausführungsform der Erfindung sind die Halbleiterschalter und/oder der wenigstens eine die Ansteuereinrichtung aufweisende Halbleiterchip über eine wärmeleitende, elektrisch isolierende Schicht flächig mit dem metallischen Wärmeableitkörper verbunden sind, wobei die Leiterbahnen zum Verbinden der Halbleiterschalter mit den Gegenkontaktelementen und/oder den Wicklungsdrähten durch ein Stanzgitter gebildet sind. Als elektrisch isolierende Schicht ist dabei vorzugsweise eine dünne Kunststofffolie vorgesehen. Dadurch kann ein relativ teueres Keramiksubstrat als Träger eingespart werden. Abschnitte der Leiterbahnen des Stanzgitters können auf der Stromversorgungsseite direkt die Gegenkontaktelemente des Gegensteckkupplungsteils bilden und auf der Motorseite können die Leiterbahnen direkt mit den Wicklungsenden der Wicklung verbunden sein.at another embodiment the semiconductor switches and / or the at least one of the invention the control device semiconductor chip via a thermally conductive, electrically insulating layer connected flat to the metallic heat sink are, the conductor tracks for connecting the semiconductor switch with the mating contact elements and / or the winding wires a lead frame are formed. As an electrically insulating layer is preferably a thin one Plastic film provided. This can make a relatively expensive ceramic substrate as a carrier be saved. Sections of the conductor tracks of the lead frame can on the power supply side directly the counter contact elements of the Form mating connector part and on the motor side can Conductor tracks directly connected to the winding ends of the winding his.
Zweckmäßigerweise ist zwischen dem Steckkupplungsteil und dem Gegensteckkupplungsteil wenigstens eine Dichtung angeordnet, wobei Fügestellen zwischen den Leiterbahnen und den Wicklungsdrähten der Wicklung hinter dieser Dichtung angeordnet sind. Die Fügestellen sind dann bei in Verbindungsstellung befindlicher Steckverbindung gegen Feuchtigkeit geschützt, sind aber dennoch bei von dem Steckkupplungsteil getrenntem Gegensteckkupplungsteil beispielsweise zu Diagnosezwecken gut zugänglich.Conveniently, is between the plug coupling part and the mating plug coupling part at least one seal arranged, with joints between the conductor tracks and the winding wires the winding are arranged behind this seal. The joints are then with the plug connection in the connecting position protected against moisture, but are still with mating connector part separated from the plug coupling part easily accessible for diagnostic purposes, for example.
Wenn die Betriebstemperatur des Halbleiterchips der Ansteuereinrichtung deutlich unterhalb der Maximaltemperatur der Halbleiterschalter der Endstufe liegt, kann das wenigstens eine Halbleitersubstrat mit einem ersten Wärmeableitkörper und der mindestens eine Halbleiterchip mit einem zweiten Wärmeableitkörper verbunden sein, wobei diese Wärmeableitkörper vorzugsweise durch den Werkstoff des Gehäuseteils thermisch gegeneinander isoliert sind. Die Verbindung zwischen der Ansteuereinrichtung und der Endstufe kann über Stifte oder eine flexible Leiterplatte erfolgen, wobei die Ansteuereinrichtung und die Endstufe ganz oder teilweise übereinander gestapelt sein können. Der Wärmeableitkörper der Ansteuereinrichtung weist eine kleinere maximale Temperaturdifferenz zur Umgebung auf als der Wärmeableitkörper der Endstufe.If the operating temperature of the semiconductor chip of the control device well below the maximum temperature of the semiconductor switch the output stage, this can be at least one semiconductor substrate with a first heat sink and the at least one semiconductor chip is connected to a second heat sink be, these heat dissipation bodies preferably through the material of the housing part are thermally insulated from each other. The connection between the Control device and the output stage can be via pins or a flexible Printed circuit board, the control device and the output stage in whole or in part can be stacked. The heat sink of the Control device has a smaller maximum temperature difference to the environment than the heat sink Final stage.
Vorteilhaft ist, wenn wenigstens ein Wärmeableitkörper zur direkten Wärmeabgabe an die Umgebung einen vom Primärteil abweisenden, außenseitig an dem Gehäuseteil angeordneten Oberflächenbereich aufweist. Dabei kann das aus der Ansteuereinrichtung, der Endstufe und gegebenenfalls dem Regler gebildete Ansteuermodul gegenüber einem Teil der elektrischen Maschine, das vom Primärteil erwärmt wird, durch einen temperaturstabilen Kunststoff thermisch isoliert und trotzdem mechanisch stabil an dem Teil angebunden sein.Advantageous is when at least one heat sink for direct heat emission to the environment one from the primary part repellent, outside on the housing part arranged surface area having. This can be done from the control device, the output stage and optionally the control module formed in relation to a control module Part of the electrical machine that is heated by the primary part by a temperature-stable Plastic thermally insulated and still mechanically stable be attached to the part.
Die das Primärteil kontaktierende Fläche des Gegensteckkupplungsteils ist vorzugsweise derart rotationssymmetrisch ausgebildet, dass der außerhalb des Primärteils liegende Teil des Gegensteckkupplungsteils, bei der Fertigung der elektrischen Maschine je nach verfügbarem Bauraum in unterschiedlichen Stellungen vorzugsweise tangential zum Umfang des Primärteils angeordnet werden kann. Durch diese variable Befestigung des Gegensteckkupplungsteils am Primärteil bzw. an dessen Gehäuse können auf einfache Weise an unterschiedliche Bauräume angepasste elektrische Maschinen bereitgestellt werden. Ein weiterer Freiheitsgrad bei der Anordnung des Gegensteckkupplungsteils am Primärteil kann dadurch erreicht werden, dass der Bereich des Kunststoffteils, der die Anschlussfläche zum Primärteil bildet, in axiale Richtung spiegelsymmetrisch ausgestaltet ist. Damit können baugleiche kunststoffumspritzte Ansteuermodule sowohl an der Abtriebsseite (A-Seite) als auch an der gegenüberliegenden B-Seite des Primärteils angeordnet werden.The the primary part contacting surface the mating connector part is preferably rotationally symmetrical in this way trained that the outside of the primary part lying part of the mating connector part, in the manufacture of electrical machine depending on the available space in different Positions are preferably arranged tangentially to the circumference of the primary part can be. Through this variable attachment of the mating connector part on the primary part or on its housing can electrical adapted to different installation spaces in a simple manner Machines are provided. Another degree of freedom at the arrangement of the mating connector part on the primary part can can be achieved in that the area of the plastic part, the the pad to the primary part forms, is designed mirror-symmetrical in the axial direction. So that can Identically molded plastic control modules on both the output side (A-side) as well as on the opposite B side of the primary part to be ordered.
Der Stütz- oder Glättungskondensator ist das mit Abstand größte Bauelement der Endstufe und erfordert – besonders in Anwendungen mit hoher Schwingbelastung – eine stabile Befestigung. Diese wird gewährleistet, indem das Sekundärteil als Rotor mit einer Hohlwelle ausgebildet ist, und indem zumindest ein Teilbereich des Stütz- oder Glättungskondensators in der Hohlwelle angeordnet ist. Die Lagerung des Rotors weist vorzugsweise auf der Abtriebseite ein Vierpunktlager oder ein doppeltes Schulterlager auf. Gekühlt werden kann der Kondensator durch einen Kontakt zu einem an dem von der Abtriebsseite entfernten Ende angeordneten B-seitigen Motorschild, das auch als Kühlsenke für die übrigen in den Werkstoff des Gehäuseteils eingegossen elektrischen Bauelemente dienen kann und vorzugsweise thermisch von wärmeren Teilen der elektrischen Maschine entkoppelt ist. Hierzu kann bei der Herstellung einer Metallscheibe des Motorschilds im Zentrum vorzugsweise ein kleines Loch ausgestanzt und anschließend mit zusätzlich mit sternförmige Einschnitten die Öffnung durch Umformen vergrößert werden. Der Kondensator kann an dieser Öffnung durch einen Presssitz befestigt sein, wodurch ein guter thermischer Kontakt zwischen Kondensator und Motorschild entsteht.The support or smoothing capacitor is by far the largest component of the output stage and requires - especially in applications with high vibration loads - a stable attachment. This is ensured in that the secondary part is designed as a rotor with a hollow shaft, and in that at least a partial region of the support or smoothing capacitor is arranged in the hollow shaft. The bearing of the rotor preferably has a four-point bearing or a double shoulder bearing on the output side. The capacitor can be cooled by a contact to a B-side motor shield arranged on the end remote from the driven side, which can also serve as a cooling sink for the other electrical components cast into the material of the housing part and preferably thermally decoupled from warmer parts of the electrical machine is. For this purpose, a small hole can preferably be punched out in the center when producing a metal disk of the motor shield and then additionally with a star-shaped incision the opening can be enlarged by forming. The capacitor can be attached to this opening by a press fit, which creates good thermal contact between the capacitor and the motor shield.
Bei einer anderen Ausführungsform der Erfindung ist das Sekundärteil als Rotor mit einer Hohlwelle ausgebildet, wobei zumindest ein Teilbereich des Steckkupplungsteils in die Hohlwelle eingreift, und wobei der Glättungskondensator vorzugsweise etwa parallel zur Rotationsachse des Rotors am Umfang des Primärteils angeordnet ist. Diese Ausführungsform ist vorzugsweise bei elektrischen Maschinen mit kleinem Rotordurchmesser vorgesehen.at another embodiment the invention is the secondary part formed as a rotor with a hollow shaft, at least a portion of the plug-in coupling part engages in the hollow shaft, and wherein the smoothing capacitor preferably approximately parallel to the axis of rotation of the rotor on the circumference arranged of the primary part is. This embodiment is preferred for electrical machines with a small rotor diameter intended.
Der Glättungskondensator, die Ansteuereinrichtung, der Regler und/oder das Steckkupplungsteil sind vorteilhaft am Umfang des Primärteils in Umfangsrichtung des Primärteils zueinander versetzt nebeneinander angeordnet. Dabei können die Stromversorgungsleitungen tangential vom Primärteil weggeführt sein. Hierdurch wird eine kompakte Baugröße erreicht und am Umfang des Primärteil kann eine Zugentlastung für die Stromversorgungsleitungen vorgesehen sein.The Smoothing capacitor the control device, the controller and / or the plug-in coupling part are advantageous on the circumference of the primary part in the circumferential direction of the primary part staggered next to each other. The Power supply lines must be led away tangentially from the primary part. This achieves a compact size and on the circumference of the primary part can provide strain relief for the power supply lines may be provided.
Nachfolgend sind Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:following are examples the invention explained in more detail with reference to the drawing. Show it:
Eine
im Ganzen mit
Wie
in
An
den Stirnseiten des weichmagnetischen Kerns
In
axialer Verlängerung
der unbewickelten Zähne
Durch
die stabilen Wickelkopfkörper
Bei
dem Ausführungsbeispiel
nach
An
der dem weichmagnetischen Kern
In
den
Die
Aus
Wie
in
Bei
den Ausführungsbeispielen
nach
Der
hohe Arbeitspunkt wird auch dadurch ermöglicht, dass der Abstand von
in Umfangsrichtung des Sekundärteils
Um
einen möglichst
kleinen Luftspalt zu erreichen und damit die Magnetkosten klein
zu halten, werden die Bauteile der elektrischen Maschine
Das
Verhältnis
B/T der Breite B der Zähne
Bei
den jeweils als Innenläufer
ausgebildeten Ausführungsbeispielen
nach
Das
weichmagnetische Jochteil
Bei
dem Ausführungsbeispiel
nach
Bei
dem Ausführungsbeispiel
nach
Bei
dem Ausführungsbeispiel
nach
Bei
dem Ausführungsbeispiel
nach
Bei
den Ausführungsbeispielen
nach
Bei
der Fertigung der elektrischen Maschine werden die Zähne
Bei
dem Ausführungsbeispiel
nach
Der
weichmagnetische Kern
In
Bei
dem Ausführungsbeispiel
nach
Bei
den in
Bei
dem Ausführungsbeispiel
nach
Bei
dem Ausführungsbeispiel
nach
Bei
kleinen Polteilungen sind die Permanentmagnete
Nachstehend
wird ein Herstellungsverfahren für
die Permanentmagnete
Zum
Fixieren der Permanentmagnete
Damit
die Permanentmagnete
Die
Magnetelemente haben jeweils ein und in Umfangsrichtung der Halterung
Zwischen
den Permanentmagneten
Zum
Positionieren der an der Halterung
Nachstehend
sind die Verfahrensschritte bei der Montage der Permanentmagnete
In
einem weiteren Verfahrensschritt wird in den zwischen dem Jochring
Bei
den Ausführungsbeispielen
nach
Die
Endstufe hat eine Brückenschaltung
mit Halbleiterschaltern
In
Bei
dem Ausführungsbeispiel
nach
Auch
bei dem Ausführungsbeispiel
nach
Das
Sekundärteil
Mögliche Anordnungen
des Glättungskondensators
In
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